[发明专利]TiAlCrN+MoS2/Ti/Al/Cr组合润滑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TiAlCrN+MoS2/Ti/Al/Cr组合润滑涂层刀具及其制备工艺。TiAlCrN+MoS2/Ti/Al/Cr组合润滑涂层刀具，刀具基体材料为高速钢或硬质合金，刀具表面为MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层，MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层与TiAlCrN硬质涂层之间有Ti/Al/Cr过渡层，TiAlCrN硬质涂层和刀具基体之间依次有Ti/Al/Cr过渡层和Ti过渡层。其综合了TiAlCrN多元硬质涂层和MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层的优点，既具有较高的硬度，又具有润滑作用和较低的摩擦系数，可显著改善和提高涂层刀具的切削性能。

主权项

1.TiAlCrN+MoS2/Ti/Al/Cr组合润滑涂层刀具的制备方法，其特征在于，该刀具基体材料为高速钢或硬质合金，刀具表面为MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层，MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层与TiAlCrN硬质涂层之间有Ti/Al/Cr过渡层，TiAlCrN硬质涂层和刀具基体之间依次有Ti/Al/Cr过渡层和Ti过渡层；沉积方式为电弧离子镀沉积Ti过渡层，然后电弧离子镀+非平衡磁控溅射复合沉积Ti/Al/Cr过渡层、TiAlCrN硬质涂层和Ti/Al/Cr过渡层，中频磁控溅射MoS2、电弧离子镀及非平衡磁控溅射Ti、Al、Cr复合沉积MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层；沉积涂层时使用两个电弧靶：1个Ti靶，一个Al靶，1个非平衡溅射Cr靶，2个MoS2中频溅射靶；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7.0×10‑3Pa，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0.2，辉光放电清洗15min；降低偏压至700V，开启离子源离子清洗15min，开启Ti靶的电弧源，靶电流50A，偏压400V，离子轰击Ti靶1min；3)沉积Ti过渡层：Ar气压0.5～0.6Pa，偏压降至250V，Ti靶电流70A，沉积温度250℃，电弧镀Ti过渡层4～5min；4)沉积Ti/Al/Cr过渡层：Ar气压0.5～0.6Pa，偏压250V，Ti电弧靶电流100A，Al靶电流80A，Cr非平衡磁控溅射靶电流为40A，电弧镀Ti/Al/Cr过渡层5～6min；5)沉积TiAlCrN硬质涂层：Ar气压0.5Pa，偏压220V，Ti靶的靶电流120A，Al靶电流90A，Cr靶电流50A；开启N2，N2气压为1.2Pa，沉积温度250～260℃，电弧镀TiAlCrN硬质涂层60min；6)沉积Ti/Al/Cr过渡层：关闭N2，Ti靶电流100A，Al靶电流80A，Cr靶电流50A，沉积Ti/Al/Cr过渡层5min；7)沉积MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层：开启MoS2靶中频磁控溅射电源，电流2.0A，Ti靶电流60A，Al靶电流50A，Cr靶电流30A，偏压调至230V，沉积温度270～280℃，复合沉积MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层30～40min；8)后处理：关闭各电源、离子源及气体源，涂层结束。