[发明专利]一种带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法

说明书

本发明公开了一种带有多样性功能涂层的切削刀具，所述切削刀具包括切削部分和排屑部分，所述切削部分涂层为硬质涂层，所述排屑部分涂层为润滑层，所述硬质涂层和润滑层用物理气相沉积PVD方式涂层，所述的硬质涂层包括过渡层、中间层和表层，所述的过渡层成分为Ti N或CrN，所述的中间层成分为(TiAlCrMe)N，所述表层的成分为Ti N或CrN。本发明的所述带有多样性功能涂层的切削刀具，具有高红硬性、耐磨性和高硬度的硬质涂层，沟槽排屑部分采用了粗糙度和摩擦系数极低的DLC涂层，刀具在切削过程排屑顺畅，减少了热量在切削刃上的堆积，使硬质涂层能一直保持高硬度和耐磨性。

技术领域

本发明属于刀具涂层技术领域，具体涉及一种带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法。

背景技术

涂层在刀具切削加工中广泛应用，随着加工效率的提高和加工材质的变化，对涂层提出了新的要求，TiN\AlTiN\CrAlN等在硬度、红硬性上都有了很大的提高，但是粗糙度相对较高，摩擦系数大，不利于排屑，排屑不畅会造成热量堆积，使刀具使用寿命降低。DLC涂层属于润滑层，摩擦系数低，有利于沟槽排屑，但是高温稳定性差，400℃膜层中的亚稳态SP3键向SP2键转化，形成石墨，涂层失效，所以不能满足在刀具上整体涂层的需要。

发明内容

本发明研发出一种带有多样性功能涂层的切削刀具及其制备方法，解决了上述提出的技术问题。

本发明采用的技术手段如下：一种带有多样性功能涂层的切削刀具，所述切削刀具包括切削部分和排屑部分，所述切削部分涂层为硬质涂层，所述排屑部分涂层为润滑层，所述硬质涂层和润滑层用物理气相沉积PVD方式涂层，所述的硬质涂层包括过渡层、中间层和表层，所述的过渡层成分为TiN或CrN，所述的中间层成分为(TiAlCrMe)N，所述表层的成分为TiN或CrN，所述排屑部分沉积的润滑层为DLC涂层。

进一步的，在上述技术方案中，所述带有多样性功能涂层的切削刀具的材质包括高速钢、硬质合金和陶瓷；所述硬质涂层由三层组成，过渡层TiN或CrN厚度为0.1-1μm，中间层为(TiAlCrMe)N，Me为V\W\Si\Y\Nb中的一种或几种元素，其中0≤Ti≤0.33,0≤Al≤0.70,0≤Cr≤0.30,0≤Me≤0.2,厚度1-5μm，表层TiN或CrN厚度为0.3-1μm；所述润滑层为DLC涂层，厚度0.1-1μm，摩擦系数0.05-0.15，硬度HV2000-3000。

一种带有多样性功能涂层的切削刀具的制备方法，用于制备所述带有多样性功能涂层的切削刀具，包括以下步骤：

S1：刀具表面沉积制备过渡层，沉积工艺温度为300℃-400℃且N₂流量为400-600sccm，负偏压为100V-200V且TI靶或Cr靶弧电流为80A-110A，并且持续约600s-1200s，在刀具表面进行沉积形成成分为TiN或CrN的过渡层；

S2:过渡层表面沉积硬质涂层的中间层,沉积工艺温度为400℃-500℃且N₂流量为1000-1200sccm，负偏压为80V-180V且合金靶材弧电流为90A-100A并且持续时间为54000s-90000s，在过渡层表面进行沉积形成成分为(TiAlCrMe)N的中间层；

S3:中间层表面沉积硬质涂层表层,沉积工艺温度为350℃-450℃且N₂流量为400-600sccm,负偏压为100V-150V且TI靶或Cr靶弧电流为约70A-90A之间，并且持续时间600s-1200s,形成成分为TiN或CrN的表层；

S4：在刀具整体形成硬质涂层后，在刀具切削部分用耐高温漆涂抹遮挡，在大气中放置20分钟，所述耐高温漆选择工作温度为0℃-250℃；