[发明专利]一种钛合金切削用的PVD纳米多层涂层金属陶瓷及其制备方法

说明书

本发明公开了一种钛合金切削用的PVD纳米多层涂层金属陶瓷，其制备方法步骤如下：S1、称取原料Ti(C，N)、TaC、Mosubgt;2/subgt;C、WC、CrFeCoNiAl粉末，混合后进行球磨；S2、将混合浆料过滤，干燥后再次过筛，在过筛后的粉末中加入丁腈橡胶模压剂，再次干燥过筛；S3、将过筛后的粉末压制成坯块，然后低压烧结，烧结温度1440℃，得到Tisubgt;7/subgt;Tasubgt;1/6/subgt;Wsubgt;1/6/subgt;Mosubgt;2/3/subgt;CN‑CrFeCoNiAl金属陶瓷基体；S4、对Tisubgt;7/subgt;Tasubgt;1/6/subgt;Wsubgt;1/6/subgt;Mosubgt;2/3/subgt;CN‑CrFeCoNiAl金属陶瓷基体表面进行清洁处理；S5、将基体装入涂层沉积室，先进行二次清洁，然后在基体表面交替制备CrAlN和TiAlN涂层，冷却，即得到PVD纳米多层涂层金属陶瓷。该涂层刀具晶粒细小致密，表面纳米硬度和结合力均较高，并具有优异的高温摩擦性能，有效延长了钛合金切削刀具的使用寿命。

技术领域

本发明涉及金属陶瓷材料技术领域，尤其是一种钛合金切削用的PVD纳米多层涂层金属陶瓷及其制备方法。

背景技术

钛合金具有比强度高、抗腐蚀性能好、断裂韧性优异等性能，被广泛运用于核电设备、冶金、航空航天等领域。但钛合金的切削加工性能较差，在加工过程中通常会存在切削温度高、工件表面出现振纹、刀具易粘刀及磨损过快等问题，从而影响表面加工质量。金属陶瓷兼具陶瓷的高硬度、高强度、高耐磨损和金属的韧性、良好导热性等优良的综合力学性能，成为钛合金切削刀具的理想候选材料。但该材料作为刀具最主要的问题是使用寿命较短。机械制造业对钛合金的加工质量和生产效率要求不断提高，金属陶瓷在提高刀具寿命和加工质量方面有着巨大的优势，所以对金属陶瓷进行分析和改进是必不可少的。CrAlN涂层具有优良的抗高温氧化性能，可作为金属陶瓷刀具加工钛合金时延缓刀具损坏的保护屏障，但在高速切削时易出现剥落或脱离的现象，其单一的保护性能也难以达到制造出形状精度更高的钛合金的要求。

发明内容

针对当前钛合金切削用的金属陶瓷存在的涂层易剥落或脱离，刀具使用寿命短的问题，本发明提供一种钛合金切削用的PVD纳米多层涂层金属陶瓷及其制备方法。

本发明提供的钛合金切削用的PVD纳米多层涂层金属陶瓷，以Ti₇Ta_1/6W_1/6Mo_2/3CN-CrFeCoNiAl金属陶瓷作为基体，并在基体上制备两种不同涂层交替沉积的CrAlN/TiAlN纳米多层复合涂层。

所述钛合金切削用的PVD纳米多层涂层金属陶瓷的制备方法，步骤如下：

S1、称取原料Ti(C，N)、TaC、Mo₂ C、WC、CrFeCoNiAl粉末，各原料的质量百分比：58％Ti(C，N)、6％ TaC、12％ Mo₂ C、6％ WC、18％ CrFeCoNiAl；所有原料混合后进行球磨。

S2、球磨后将卸载下来的混合浆料采用400目筛过滤，干燥后再次过筛，在过筛后的粉末中加入丁腈橡胶模压剂，再次干燥过筛。

S3、将过筛后的粉末压制成坯块，然后进行低压烧结，加压方式为氩气，烧结压力为5Mpa，烧结温度为1440℃，得到Ti₇Ta_1/6W_1/6Mo_2/3CN-CrFeCoNiAl金属陶瓷基体。

S4、对Ti₇Ta_1/6W_1/6Mo_2/3CN-CrFeCoNiAl金属陶瓷基体表面进行清洁处理。