[发明专利]TiZrCrAlN多元复合耐磨涂层刀具及其制备方法

摘要

本发明公开了一种TiZrCrAlN多元复合耐磨涂层刀具及其制备方法，属于金属切削刀具技术领域，包括刀具基体，刀具基体上设有涂层，刀具由下至上依次为刀具基体、Ti过渡层、Ti/Zr/Cr/Al过渡层和TiZrCrAlN多元复合涂层；所述制备方法依次通过前处理、离子清洗、沉积Ti过渡层、沉积Ti/Zr/Cr/Al过渡层、沉积TiZrCrAlN多元复合涂层和后处理。本发明TiZrCrAlN多元复合耐磨涂层刀具及其制备方法，采用多弧离子镀和非平衡磁控溅射复合镀膜方法制备多元复合涂层，表面涂层为TiZrCrAlN多元涂层，刀具基体与表面涂层之间有Ti过渡层和Ti/Zr/Cr/Al过渡层，以减小残余应力，显著提高涂层的强度和韧性，具有更好的耐冲击性和抗磨损性，能够改善原有二元涂层耐磨性差的缺点，显著提高刀具的使用寿命以及切削性能。

主权项

一种TiZrCrAlN多元复合耐磨涂层刀具的制备方法，该刀具基体的材料为硬质合金或高速钢，涂层由下至上依次为Ti、Ti/Zr/Cr/Al和TiZrCrAlN，其特征在于，在刀具基体表面电弧离子镀沉积Ti过渡层，然后多弧离子镀+非平衡磁控溅射复合沉积Ti/Zr/Cr/Al过渡层，最后同时沉积TiZrCrAlN多元涂层，沉积时使用1个Ti电弧靶、1个Zr电弧靶、1个Cr非平衡磁控溅射靶和1个Al非平衡磁控溅射靶，其制备步骤如下：1)前处理：将刀具基体表面打磨、抛光，去除表面油污、锈迹，然后依次放入酒精和丙酮中，超声清洗各30min，去除刀具表面油污和其它附着物，电吹风干燥充分后迅速放入镀膜机，抽真空至5.0×10‑3Pa，加热至300℃，保温30‑40min；2)离子清洗：通Ar气，其压力为1.5Pa，开启偏压电源，电压1000V，占空比0.5，辉光放电清洗15min；降低偏压至800V，开启离子源离子清洗25min，开启Ti靶的电弧源，靶电流50A，偏压500V，离子轰击Ti靶2min；3)沉积Ti过渡层：调整Ar气压0.5‑0.6Pa，偏压降至400V，沉积温度300℃，Ti靶电流70A，电弧镀Ti过渡层3‑4min；4)沉积Ti/Zr/Cr/Al过渡层：调整Ar气压0.5Pa，偏压降至300V，Ti多弧靶的靶电流80A；Zr多弧靶电流为70A，Cr非平衡磁控溅射靶电流为35A，Al非平衡磁控溅射靶电流为30A，沉积温度250‑280℃，共沉积Ti/Zr/Cr/Al过渡层10min；5)沉积TiZrCrAlN多元涂层：保持其它参数不变，开启N2，N2气压1.0Pa，占空比为0.5，复合沉积沉TiZrCrAlN层50min；其它参数不变，占空比降为0.4，复合沉积TiZrCrAlN层10min；占空比降为0.3，复合沉积TiZrCrAlN层10min；占空比降为0.2，复合沉积TiZrCrAlN层10min；6)后处理：关闭各电源、离子源及气体源，涂层结束。