[发明专利]一种刀具涂层及其沉积方法

权利要求书

1.一种刀具涂层，其特征在于，所述刀具涂层包括依次沉积于刀具基体表面的金属过渡层、单元循环涂层以及渐变碳膜层；

所述金属过渡层的厚度为100-500nm；

所述单元循环涂层包括若干个单元涂层；所述单元涂层包括依次沉积的纳米金属涂层、金属碳化物涂层以及纳米碳膜层；所述单元涂层中所述纳米金属涂层的厚度为5-10nm；所述金属碳化物层的厚度为5-10nm；所述纳米碳膜层的沉积厚度为50-100nm；

所述渐变碳膜层的SP3键含量自底部向表层逐渐增大，所述渐变碳膜层的厚度为5-15μm。

2.如权利要求1所述的刀具涂层，其特征在于，所述渐变碳膜层的表层SP3键含量大于80％，所述渐变碳膜层的表层厚度为1-10μm。

3.如权利要求1所述的刀具涂层，其特征在于，所述单元循环涂层包括30～50个单元涂层，所述单元涂层中所述纳米金属涂层与所述金属碳化物涂层的总厚度为所述纳米碳膜层厚度的五分之一以下。

4.如权利要求1所述的刀具涂层，其特征在于，所述金属过渡层的厚度在所述涂层总厚度的十分之一以下。

5.一种刀具涂层的沉积方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)用粒径为500-800目的砂土湿喷处理刀具基材表面，湿喷处理60～120s后停止，将湿喷处理后的刀具基材依次浸入丙酮中超声清洗4～7min，浸入乙醇中超声清洗4～7min以去除刀具基材表面的油脂，形成处理后的刀具基材；

(2)将处理后的刀具基材置于具有预定真空度的真空腔室中；

(3)向真空腔室内通入惰性气体，启动磁过滤直管沉积，沉积靶材为金属阴极，起弧电流为80-120A，弧压为20-40V，沉积时间为1-30min，沉积得到金属过渡层；

(4)启动磁过滤直管与磁过滤弯管耦合循环沉积，磁过滤直管的沉积靶材为金属阴极，磁过滤弯管的靶材为碳阴极，沉积得到单元循环涂层；

(5)启动磁过滤弯管沉积，沉积靶材为碳阴极，起弧电流为100-120A，高功率脉冲的偏压电压由5kV逐渐递减至1kV，频率由80Hz逐渐递减至10Hz，脉宽600μs，峰值功率从4MW逐渐降低为0.5MW；直流偏压的电压为300V，占空比80％，沉积时间为1-10h，沉积得到渐变碳膜层。

6.如权利要求5所述的刀具涂层的沉积方法，其特征在于，步骤(4)具体包括以下步骤：

(4.1)磁过滤直管沉积，金属阴极起弧电流为50-130A，高频磁场为0-100A，频率100-1kHz，脉冲线包0-3A，频率1-100Hz，沉积时间1-20min，沉积得到纳米金属涂层；

(4.2)磁过滤直管与磁过滤弯管耦合沉积，金属靶材起弧电流为80-120A，弧压20-40V，碳靶材起弧电流30-140A，聚焦磁场电流为0-5A，弯管磁场为0-2A，沉积时间1-10min，沉积得到金属碳化物涂层；

(4.3)磁过滤直管沉积，碳靶材起弧电流为30-140A，钨丝电子发散电流为0-20A，聚焦磁场电流为0-5A，弯管磁场为0-2A，沉积时间1-10min，沉积得到纳米碳膜层；(4.4)循环步骤4.1～步骤4.3，循环30～50次。

7.如权利要求5所述的刀具涂层的沉积方法，其特征在于，所述磁过滤弯管的沉积角度为90～180°。

8.如权利要求5所述的刀具涂层的沉积方法，其特征在于，所述金属靶材为Ti阴极，步骤(3)中沉积的所述金属过渡层为Ti过渡层，所述(4.1)沉积得到纳米Ti涂层，步骤(4.2)沉积得到TiC涂层。

9.如权利要求5所述的刀具涂层的沉积方法，其特征在于，步骤(3)～步骤(5)中，所述刀具基材在所述真空腔室中自转，自转速度为1-16r/min。