[发明专利]Ti-Al-Cr-N-Mo-S多元复合增强涂层刀具及其制备工艺

摘要

本发明属于机械制造金属切削刀具领域，特别是涉及一种Ti‑Al‑Cr‑N‑Mo‑S多元复合增强涂层刀具及其制备工艺。该刀具基体材料为高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石或立方氮化硼，表面为Ti‑Al‑Cr‑N‑Mo‑S多元复合增强涂层，刀具基体和Ti‑Al‑Cr‑N‑Mo‑S多元复合增强涂层之间依次为Ti过渡层和Ti/Al/Cr过渡层。所述多元复合增强涂层刀具可提高现有二元、三元及复合润滑涂层刀具的物理与机械性能，兼具多元硬质涂层极高的硬度、耐磨性和MoS2固体润滑剂良好的减摩润滑性能，并使涂层刀具在涂层使用寿命周期中始终保持良好的减摩润滑性和耐磨性，显著提高现有涂层刀具的综合使用性能。

主权项

1.Ti-Al-Cr-N-Mo-S多元复合增强涂层刀具的制备工艺，刀具基体材料为高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石或立方氮化硼，表面为Ti-Al-Cr-N-Mo-S多元复合增强涂层，刀具基体和Ti-Al-Cr-N-Mo-S多元复合增强涂层之间依次为Ti过渡层和Ti/Al/Cr过渡层，其特征在于，沉积方式为采用电弧镀+中频磁控溅射+非平衡磁控溅射复合镀膜方法，沉积时使用两个电弧靶：1个Ti靶，1个Al靶，1个中频磁控溅射Cr靶，2个非平衡磁控溅射MoS2靶：首先电弧离子镀沉积Ti过渡层，然后电弧离子镀+中频磁控溅射复合沉积Ti/Al/Cr过渡层，最后采用非平衡磁控溅射MoS2、电弧离子镀Ti、Al及中频磁控溅射Cr复合沉积Ti-Al-Cr-N-Mo-S多元复合增强涂层，具体包括以下步骤：(1)前处理：将刀具基体表面抛光，去除表面杂质，然后依次放入酒精和丙酮中，超声清洗，经干燥后迅速放入镀膜机，抽真空至6.0×10-3Pa，加热至350℃，保温45～50min；(2)离子清洗：通Ar气，其压力为1.8Pa，开启偏压电源，电压800V，占空比0.25，辉光放电清洗20min；降低偏压至650V，开启离子源离子清洗20min，开启Ti靶的电弧源靶电流60A，偏压450V，离子轰击Ti靶1～2min；(3)沉积Ti过渡层：Ar气压0.6～0.8Pa，偏压降至300V，Ti靶电流70A，沉积温度250℃，电弧镀Ti过渡层3～4min；(4)沉积Ti/Al/Cr过渡层：Ar气压0.6～0.7Pa，偏压260V，电弧Ti靶电流80A，电弧Al靶电流70A，中频磁控溅射Cr靶电流为35A，复合沉积Ti/Al/Cr过渡层7～8min；(5)沉积Ti-Al-Cr-N-Mo-S多元复合增强涂层：Ar气压0.5～0.6Pa，偏压220V，沉积温度230～250℃；电弧Ti靶电流100A，电弧Al靶电流85A；中频磁控溅射Cr靶电流45A；开启非平衡磁控溅射MoS2靶电源，电流1.6～1.8A；开启N2，N2气压为1.2～1.3Pa；复合沉积Ti-Al-Cr-N-Mo-S多元复合增强涂层80min；(6)后处理：关闭各电源、离子源及气体源，涂层结束。