[发明专利]非晶梯度结构超硬DLC刀具涂层及其制备方法和刀具

权利要求书

1.一种非晶梯度结构超硬DLC刀具涂层，其特征在于：包括先后逐层沉积在刀具基体材料上的过渡层和DLC(sp³梯度层)，所述过渡层中含有Cr和C元素，其中，所述元素Cr和C的含量分别梯度设置，DLC中sp³梯度设置。

2.根据权利要求1所述的非晶梯度结构超硬DLC刀具涂层，其特征在于：所述过渡层包括纯Cr过渡层和设于纯Cr过渡层之上的Cr/C梯度过渡层，所述Cr/C梯度过渡层中自所述纯Cr过渡层至所述DLC层的方向Cr含量逐渐减少，C含量逐渐增加；DLC中sp³含量自所述过渡层至DLC层外表面逐渐减少。

3.根据权利要求2所述的非晶梯度结构超硬DLC刀具涂层，其特征在于：按重量份数计，所述Cr/C梯度过渡层的组成组分中，Cr含量由100份逐渐下降至50份，C含量由0份逐渐增加至50份，所述DLC中，sp³含量由75份逐渐减少至40份。

4.根据权利要求1至3任一项所述的非晶梯度结构超硬DLC刀具涂层，其特征在于：所述纯Cr过渡层的厚度为80～150nm，所述Cr/C梯度过渡层厚度为150～200nm，DLC(sp³梯度层)厚度为1.5～2.2μm。

5.根据权利要求4所述的非晶梯度结构超硬DLC刀具涂层，其特征在于：所述Cr/C梯度过渡层与所述纯Cr过渡层的厚度比为1.5～2。

6.根据权利要求4所述的非晶梯度结构超硬DLC刀具涂层，其特征在于：所述起始过渡层的厚度为0.23～0.35μm。

7.根据权利要求4所述的非晶梯度结构超硬DLC刀具涂层，其特征在于：所述涂层总厚度为1.73～2.55μm。

8.一种非晶梯度结构超硬DLC刀具涂层的制备方法，其特征在于，按照以下步骤进行；

S1、预处理：对刀具基体表面进行喷砂清洗，再对刀具进行酸洗；

S2、溅射清洗：利用靶材溅射出的离子对机体表面进行溅射清洗，处理室内压力10^－3～7×10^－3Pa，充入的气体为Ar(99.99％)，基体偏压为50～150V，温度为200～250℃，清洗时间为10～20min；

S3、沉积纯Cr过渡层：利用物理气相沉积法沉积纯Cr过渡层，只开启Cr靶，沉积时间为10～20Ah，基体偏压为80～120V，电流为80～130A，温度为210～235℃；

S4、沉积Cr/C过渡层：利用物理气相沉积法沉积Cr/C过渡层，同时开启Cr靶和石墨靶，充入气体为Ar，沉积时间为20～30Ah，Cr靶材电流变化情况为：130A沉积5Ah，110A沉积5Ah，90A沉积5～10Ah,80A沉积5～10Ah；石墨靶电流恒为55A，沉积20～30Ah，基体偏压为80～120V，温度为90～110℃；

S5、沉积DLC(sp³梯度层)：利用物理气相沉积法沉积DLC层，只开启石墨靶，充入气体为Ar，沉积时间为90Ah，靶材电流为55A，基体偏压为从－50V依次降为－40V，－30V，－20V，－10V，0V，每个电流沉积15Ah，温度为100～130℃；

S6、冷却：冷却0.5～1.2小时，镀膜完成。

9.根据权利要求8所述的非晶梯度结构超硬DLC刀具涂层的制备方法，其特征在于：所述Cr靶的纯度为99.99，所述石墨靶的纯度为99.99。

10.一种刀具，其特征在于：包括刀具基体，按重量份数计，所述刀具基体由90～92份WC、8～10份Co制成，所述刀具基体上涂覆有权利要求1-7任一项所述的非晶梯度结构超硬DLC刀具涂层。