[实用新型]一种沉积在立方氮化硼刀具表面的复合涂层及真空镀膜装置

说明书

本实用新型涉及一种沉积在立方氮化硼刀具表面的复合涂层及真空镀膜装置，复合涂层包括由刀具基体侧往外侧依次沉积的多个子涂层，每个子涂层至少包括由刀具基体侧往外侧依次沉积的Al‑Cr‑N层、中间过渡层和Al‑Cr‑O复合氧化层；Al‑Cr‑N层为Al_xCr_1‑xN层，其中，0.1≤x≤0.3，中间过渡层为AlCrN‑AlCrON‑(AlCr)₂O₃过渡层；Al‑Cr‑O复合氧化层为(Al_yCr_1‑y)₂O₃层，其中0.1≤y≤0.3。解决了高速干切削工况下刀具在切削热量积累而形成的高温作用下而发生的快速磨损，提高了刀具寿命。

技术领域

本实用新型涉及立方氮化硼刀具表面涂层技术领域，尤其涉及一种沉积在立方氮化硼刀具表面的复合涂层及真空镀膜装置。

背景技术

金属加工行业刀具的各种硬质涂层中，氧化铝(Al₂O₃)的隔热能力、高温硬度、抗氧化、化学稳定性都是最好的，能够有效阻断高温下刀具与被加工材料之间的元素扩散和化学磨损，是立方氮化硼(CBN/PCBN)刀具在轴承齿轮等行业淬硬钢材料高速干切削，实现以切代磨的最佳硬质涂层组分选择。

然而，由于Al₂O₃属于绝缘材料，在物理气相沉积(PVD)镀膜制备过程等离子离化的氧易于与阴极靶材中的纯铝或者铝合金发生反应生成绝缘的氧化铝，引起阴极放电失败，不能正常输出所需要的铝及合金元素，造成蒸发源靶材“中毒”。而且，真空直流溅射过程中正电荷在阴极表面积累，当氧化铝层上积累的正电荷与负电位靶材之间的电势足够大时，氧化铝层被击穿或沿其边缘发生放电。频繁的异常放电造成电源不断地过载跳闸，使得沉积过程无法持续进行。

同时，Al₂O₃的晶体结构和热膨胀系数与其他陶瓷或者金属的差别，也使得其在硬质合金和CBN刀具表面的结合非常差。这些因素造成了氧化铝涂层制备和应用极其困难。

实用新型内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种沉积在立方氮化硼刀具表面的复合涂层及真空镀膜装置，解决高速干切削工况下刀具在切削热量积累而形成的高温作用下而发生的快速磨损，提高刀具寿命。

为实现上述目的，本实用新型采用以下技术方案：

作为本实用新型的一个方面，一种沉积在立方氮化硼刀具表面的复合涂层，所述复合涂层包括由刀具基体侧往外侧依次沉积的多个子复合涂层，每个子复合涂层至少包括由刀具基体侧往外侧依次沉积的Al-Cr-N层、中间过渡层和Al-Cr-O复合氧化层；Al-Cr-N层为Al_xCr_1-xN层，其中，0.1≤x≤0.3，中间过渡层为AlCrN-AlCrON-(AlCr)₂O₃过渡层；Al-Cr-O复合氧化层为(Al_yCr_1-y)₂O₃层，其中0.1≤y≤0.3。

作为一种实施方式，所述Al-Cr-N层的厚度为0.2～0.4μm，中间过渡层的厚度为0.1～0.2μm，Al-Cr-O复合氧化层的厚度为0.2～0.4μm。

作为一种实施方式，所述复合涂层的厚度为1.5～6μm。