[发明专利]TiCN涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种TiCN涂层及其制备方法，以AlTi靶进行脉冲高偏压电弧离子镀膜，于基体上沉积Ti_x1Al_y1N过渡层，提高膜基结合力，以AlTi靶进行脉冲高偏压电弧离子镀膜和以TiC靶进行高能脉冲磁控溅射镀膜，于基体上沉积Ti_x2Al_y2C_zN功能层，提高涂层硬度及降低摩擦系数，以TiC靶进行高能脉冲磁控溅射镀膜，于基体上沉积TiCN表层，上述TiCN涂层组织细密，呈柱状型生长结晶，孔隙较少，具有优异的耐磨性和低摩擦系数，大幅提高基体的使用寿命，其中，x1+y1＝1，0.1≤x1≤1，0≤y1≤0.7，x2+y2+z＝1,0.1≤x2≤1；0≤y2≤0.7；0≤z≤0.3。

技术领域

本发明涉及刀具表面处理技术领域，特别是涉及一种TiCN涂层及其制备方法。

背景技术

随着刀具切削加工技术的发展，对刀具材料和性能提出了更高的要求。在刀具表面沉积硬质涂层成为改善和提高刀具切削性能的重要途径。目前，刀具表面采用的涂层类型主要有TiN涂层，TiAlN涂层，TiCN涂层和DLC涂层等，这些涂层主要通过物理气相沉积PVD工艺制备。

相关技术中，刀具涂层具有硬度低、摩擦系数大的问题。

发明内容

基于此，有必要针对现有刀具涂层的硬度低、摩擦系数大的问题，提供一种硬度高、摩擦系数小的TiCN涂层及其制备方法。

本发明的第一方面，提供一种TiCN涂层的制备方法，包括：

在含氮气的气氛下，以AlTi靶进行脉冲高偏压电弧离子镀膜，于基体上沉积Ti_x1Al_y1N过渡层；

在含氮气的气氛下，以AlTi靶进行脉冲高偏压电弧离子镀膜和以TiC靶进行高能脉冲磁控溅射镀膜，于所述基体上沉积所述Ti_x2Al_y2C_zN功能层；

在含氮气的气氛下，以TiC靶进行高能脉冲磁控溅射镀膜，于所述基体上沉积所述TiCN表层；

其中，x1+y1＝1，0.1≤x1≤1，0≤y1≤0.7，x2+y2+z＝1,0.1≤x2≤1；0≤y2≤0.7；0≤z≤0.3。

在其中一个实施例中，所述在含氮气的气氛下，以AlTi靶进行脉冲高偏压电弧离子镀膜，于所述基体上沉积所述Ti_x1Al_y1N过渡层包括：

开启所述AlTi靶，调节脉冲电弧80～-600A，调节脉冲偏压至-60～800v，频率为20～50KHz，占空比为30％～90％，调节氩气和氮气的气流量，使氩气和氮气的比例维持在PN₂/PAr＝35-65％,保持气压为3.0～4.0Pa。

在其中一个实施例中，所述在含氮气的气氛下，以AlTi靶进行脉冲高偏压电弧离子镀膜和以TiC靶进行高能脉冲磁控溅射镀膜，于所述基体上沉积所述Ti_x2Al_y2C_zN功能层包括：

同步开启所述AlTi靶、所述TiC靶，所述AlTi靶的脉冲电弧80～600A，所述TiC靶的功率5～15Kw，调节脉冲偏压至-60～-800v，频率为20～50KHz，占空比为30％～90％，调节氩气和氮气的气流量，使氩气和氮气的比例维持在PN₂/PAr＝35-65％,保持气压为0.5～4.0Pa。

在其中一个实施例中，所述在含氮气的气氛下，以TiC靶进行高能脉冲磁控溅射镀膜，于所述基体上沉积所述TiCN表层包括：