[发明专利]具有含氧化物涂层的涂层刀具及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种涂层刀具及其制备方法，尤其涉及一种具有含氧化物涂层的涂层刀具及其制备方法。

背景技术

随着高速切削和干式切削技术的广泛应用，切削刀具的应用温度越来越高，在刀具基体表面涂覆高耐磨性和高温抗氧化性的保护涂层成为目前切削刀具的发展趋势。TiAlN涂层和CrAlN涂层由于其高硬度、高熔点和抗氧化性好等优良性能，在切削刀具上应用最为广泛；但其热应用温度低于1000℃，不能满足切削技术的发展现状。Al₂O₃是目前考虑高温抗氧化性和热稳定性等综合性能优选的刀具涂层材料，但由于其力学性能和在硬质合金基体上生长问题的限制使其不能单独作为刀具涂层使用，而只能和其它材料组合使用，常见的是将具有高耐磨性的底层涂层和Al₂O₃表层相结合。但采用该结构的涂层刀具在切削过程中，由于Al₂O₃表层硬度较低而快速磨损，从而失去对刀具的保护作用。

发明内容

本发明要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种包含与基体之间结合强度良好的底层涂层、具有优异抗氧化能力和低摩擦系数的氧化物表层涂层的高耐磨的具有含氧化物涂层的涂层刀具，还相应提供一种工艺简单、设备要求低、生产成本低的具有含氧化物涂层的涂层刀具的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为一种具有含氧化物涂层的涂层刀具，包括刀具基体和沉积于刀具基体上的含氧化物涂层，所述含氧化物涂层包括沉积于刀具基体上的Me_1-xAl_xN底层和沉积于Me_1-xAl_xN底层上的V₂O₅/Al₂O₃周期性涂层；所述Me_1-xAl_xN底层中，Me为Ti或Cr中的一种，当Me为Ti时，0≤x≤0.66，当Me为Cr时，0≤x≤0.70，所述Me_1-xAl_xN底层的晶体结构为面心立方结构；所述V₂O₅/Al₂O₃周期性涂层是以V₂O₅层和Al₂O₃层为调制周期的多周期涂层，所述V₂O₅层的单层厚度为10nm～200nm，所述Al₂O₃层的单层厚度为10nm～200nm，以保证V₂O₅层和Al₂O₃层之间不形成外延生长的超点阵结构。

上述的涂层刀具中，优选的，所述Me_1-xAl_xN底层中，当Me为Ti时，0.30≤x≤0.66，当Me为Cr时，0.30≤x≤0.70。

上述的涂层刀具中，所述含氧化物涂层的总厚度优选1.5μm～8μm，更优选2μm～6μm。

上述的涂层刀具中，所述Me_1-xAl_xN底层的厚度优选1μm～4μm，更优选1μm～3μm。

上述的涂层刀具中，所述V₂O₅/Al₂O₃周期性涂层的总厚度优选0.5μm～4μm，更优选0.5μm～3μm。

上述的涂层刀具中，所述V₂O₅层的单层厚度优选50nm～150nm。

上述的涂层刀具中，所述Al₂O₃层的单层厚度优选50nm～150nm。

上述的涂层刀具中，优选的，所述含氧化物涂层与所述刀具基体之间还设有过渡层，所述过渡层为Me_1-xAl_x金属层。

上述的涂层刀具中，所述过渡层的厚度优选30nm～100nm，更优选30nm～50nm。