[发明专利]一种多元复合涂层切削刀具

说明书

本发明公开了一种多元复合涂层切削刀具，包括刀具基体和沉积于刀具基体上的复合涂层，复合涂层包括沉积于刀具基体上的功能层A底层和沉积于功能层A底层上的功能层B，功能层A为交替沉积CrAlN层和CrAlTaN层的多周期涂层，功能层B为交替沉积CrAlSiN层和CrAlTaN层的多周期涂层。本发明的多元复合涂层切削刀具耐高温磨损性能、高抗冲击性能及良好抗氧化性能，且涂覆涂层与基体结合良好。

技术领域

本发明属于金属切削加工领域，具体涉及一种多元复合涂层切削刀具。

背景技术

在切削刀具表面沉积一层高耐磨性和抗氧化性涂层可以大幅提高刀具的使用寿命并且满足高速、高效等恶虐加工条件需要。目前TiAlN涂层、CrAlN涂层、其多层涂层由于具有良好的硬度和抗氧化性能及综合使用性能，是目前应用较为广泛的涂层材料。随着切削技术的发展及被加工材料要求，对切削刀具涂层提出了更加苛刻的要求。近年来，许多研究都报道了在上述传统的涂层中添加其它元素，如Cr、Zr、V、Mo、W、Si、B、Hf等，涂层的性能会进一步提升，特别是添加Si元素涂层受到越来越广泛的关注。如何提升PVD涂层硬度及耐高温性能一直成为从事刀具涂层研究工作者所追求的目标。

中国专利文献CN1820880A介绍了一种适用于硬质合金的TiAlSiN材料涂层，涂层包括上部层和下部层，上部层由交替层叠结构的[Ti_1-(A+B)Al_ASi_B]N和[Ti_1-(C+D)Al_CSi_D]N构成，下部层为单一相结构的（Ti, Al, Si）N涂层。

中国专利文献CN101077645A介绍了一种适用于立方氮化硼的TiAlSiN材料涂层，涂层包括上部层和下部层，上部层由交替层叠结构的[Ti_1-(A+B)Al_ASi_B]N和TiN构成，下部层为单一相结构的（Ti, Al, Si）N涂层。

中国专利文献CN101048528A介绍了一种Al_1-a-b-c-dCr_aX_bSi_cB_dZ的AlCr基金属氮化物涂层，提到在AlCrN中添加Nb、Mo和W元素，产生了有利的强化效果，此外添加准金属Si或B也能产生类似效果，所述的准金属能形成共价键合的氮化物，并产生包围AlCrN微晶的单独的非晶或半结晶相，使得硬度进一步提高。

欧洲专利文献EP1422311A2介绍了一种采用电弧离子镀方法制备的涂层，涂层的金属组分为Al_xCr_1-x-ySi_y，非金属组分N_1-α-β-γB_αC_βO_γ，并且涂层晶界的氧含量高于晶内，利于阻止外部氧元素向晶内扩散。

上述涂层中通过Si元素添加进一步提升了传统TiAlN和CrAlN基涂层的硬度与抗高温氧化性能，然而另一方面却又造成涂层内应力急剧增加，涂层韧性及抗剥性能显著下降，造成高温冲击磨损环境下涂层的过早破损失效，因此往往在一些刀具切削服役的特定工况条件下综合性能提升也十分有限。

发明内容

本发明要解决的问题是克服现有技术的不足，提供一种耐高温磨损性能、高抗冲击性能及良好抗氧化性能且涂覆涂层与基体结合良好的多元复合涂层切削刀具。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种多元复合涂层切削刀具，包括刀具基体和沉积于刀具基体上的复合涂层，所述复合涂层包括沉积于刀具基体上的功能层A底层和沉积于功能层A底层上的功能层B，所述功能层A为交替沉积CrAlN层和CrAlTaN层的多周期涂层，所述功能层B为交替沉积CrAlSiN层和CrAlTaN层的多周期涂层。