[发明专利]一种涂层切削刀具及其制备方法

权利要求书

1.一种涂层切削刀具，其特征在于，包括刀具基体和涂覆于刀具基体上的至少一层耐磨涂层，所述耐磨涂层的总厚度为2μm～25μm，所述耐磨涂层中至少有一层为Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层，其中0.35≤x≤0.93，0.35≤x+y≤0.95，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层具有(311)晶面择优织构取向，织构系数TC(311)≥1.6。

2.根据权利要求1所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层具有面心立方晶体结构，所述面心立方晶体结构的占比≥91vol％。

3.根据权利要求2所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述面心立方晶体结构的占比为95vol％～98vol％。

4.根据权利要求1所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层中与所述刀具基体表面平行且距离为h的面内Al_xTi_1-xC_yN_1-y粒子宽度的平均值为d_h，则d_h≤1.5μm。

5.根据权利要求1所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的厚度为5μm～15μm，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的纳米硬度≥30GPa。

6.根据权利要求1～5中任一项所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层与所述刀具基体之间还设有硬质基底层，所述硬质基底层的厚度为0.5μm～8μm，所述硬质基底层包括TiN层、TiCN层和h-AlN层中的至少一层。

7.根据权利要求6所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述硬质基底层的厚度为0.8μm～5μm。

8.根据权利要求1～5中任一项所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的表面还设有硬质表面层，所述硬质表面层的厚度＞1μm，所述硬质表面层包括TiN层、TiC层和TiCN层中的至少一层。

9.根据权利要求1～5中任一项所述的涂层切削刀具，其特征在于，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层与所述刀具基体之间还设有硬质基底层，所述硬质基底层的厚度为0.5μm～8μm，所述硬质基底层包括TiN层、TiCN层和h-AlN层中的至少一层，所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y涂层的表面还设有硬质表面层，所述硬质表面层的厚度＞1μm，所述硬质表面层包括TiN层、TiC层和TiCN层中的至少一层。

10.一种如权利要求9所述的涂层切削刀具的制备方法，包括以下步骤：

(1)制备刀具基体；

(2)采用CVD工艺在所述刀具基体上沉积硬质基底层；

(3)采用低压CVD工艺在所述硬质基底层上沉积Al_xTi_1-xC_yN_1-y层，工艺条件包括：以两路气体管路将反应气体导入涂层炉，其中第一路气体管路中的混合物T1含有0.002vol％～1.0vol％的TiCl₄、0.025vol％～2.0vol％的AlCl₃、0.001vol％～0.7vol％的碳源和76vol％～86vol％的第一载气，所述碳源为乙腈、乙烷、乙烯和乙炔中的一种或多种，所述第一载气为氢气和/或氮气，第二路气体管路中的混合物T2含有0.03vol％～8.0vol％的N源和第二载气，所述N源为NH₃和/或N₂H₄，所述第二载气为氢气和/或氮气，所述混合物T1与混合物T2的体积比为1～10∶1，沉积温度控制在650℃～910℃，沉积压力控制在1mbar～10mbar；

(4)采用CVD工艺在所述Al_xTi_1-xC_yN_1-y层上沉积硬质表面层。