[发明专利]复合涂层刀具及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种复合涂层刀具，其特征在于，包括刀具基体，所述刀具基体的表面设有依次层叠的金属氮化物层、金属氧氮化物梯度层和金属氧化物层；自所述金属氮化物层至所述金属氧化物层的方向上，所述金属氧氮化物梯度层的氧含量逐渐增大且小于所述金属氧化物层的氧含量；

所述金属氮化物层中的金属氮化物的结构式为MeAlN或MeSiN，所述金属氧氮化物梯度层中的金属氧氮化物的结构式为MeAlON或MeSiON，其中Me为钛或铬；所述金属氧化物层中的金属氧化物的结构式为CrAlO或CrSiO。

2.根据权利要求1所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述金属氧氮化物梯度层的氧含量的变化幅度为5at.％～50at.％。

3.根据权利要求2所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述金属氧氮化物梯度层含有层叠的多个具有不同氧含量的金属氧氮化物层，每个所述金属氧氮化物层的厚度为0.1μm～2μm，相邻所述金属氧氮化物层的氧含量的变化幅度为5at.％～30at.％。

4.根据权利要求1所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述金属氮化物层的厚度为0.5μm～2μm，所述金属氧氮化物梯度层的厚度为0.5μm～2μm，所述金属氧化物层的厚度为0.5μm～2μm。

5.根据权利要求1所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述金属氮化物层中的金属氮化物为氮化铝钛、氮化铝铬和氮化硅钛中的至少一种；

当所述金属氮化物为氮化铝钛时，各元素的原子百分比为铝15at.％～30at.％、钛15at.％～30at.％以及氮40at.％～55at.％；

当所述金属氮化物为氮化铝铬时，各元素的原子百分比为铝15at.％～30at.％、铬15at.％～30at.％以及氮40at.％～55at.％；

当所述金属氮化物为氮化硅钛时，各元素的原子百分比为硅5at.％～15at.％、钛30at.％～40at.％以及氮45at.％～55at.％。

6.根据权利要求1所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述金属氧氮化物梯度层中的金属氧氮化物为氧氮化铝铬、氧氮化铝钛、氧氮化硅铬和氧氮化硅钛中的至少一种；

当所述金属氧氮化物为氧氮化铝铬时，各元素的原子百分比为铝15at.％～25at.％、铬15at.％～25at.％、氧5at.％～50at.％以及氮余量；

当所述金属氧氮化物为氧氮化铝钛时，各元素的原子百分比为铝15at.％～25at.％、钛15at.％～25at.％、氧5at.％～50at.％以及氮余量；

当所述金属氧氮化物为氧氮化硅铬时，各元素的原子百分比为硅5at.％～15at.％、铬35at.％～45at.％、氧5at.％～50at.％以及氮余量；

当所述金属氧氮化物为氧氮化硅钛时，各元素的原子百分比为硅5at.％～15at.％、钛35at.％～45at.％、氧5at.％～50at.％以及氮余量。

7.根据权利要求1所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述金属氧化物层中的金属氧化物为氧化铝铬和氧化硅铬中的至少一种；

当所述金属氧化物为氧化铝铬时，各元素的原子百分比为铝15at.％～25at.％、铬15at.％～25at.％以及氧55at.％～65at.％；

当所述金属氧化物为氧化硅铬时，各元素的原子百分比为硅5at.％～15at.％、铬20at.％～40at.％以及氧55at.％～65at.％。

8.根据权利要求1～7任一项所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述刀具基体的材料为高速钢、硬质合金、金属陶瓷、陶瓷和立方氮化硼中的一种或多种。

9.一种权利要求1～8任一项所述的复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供所述刀具基体；

在所述刀具基体上沉积所述金属氮化物层；

在所述金属氮化物层上沉积所述金属氧氮化物梯度层；

在所述金属氧氮化物梯度层上沉积所述金属氧化物层。