[发明专利]ZrTiN+MoS2/Ti/Zr组合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ZrTiN+MoS2/Ti/Zr组合涂层刀具及其制备工艺。其刀具基体材料为高速钢或硬质合金，涂层为多层结构，由基体到涂层表面依次为：Ti过渡层、Ti/Zr过渡层、ZrTiN硬质涂层、Ti/Zr过渡层、MoS2/Ti/Zr润滑涂层。这种组合涂层刀具综合了ZrTiN多元硬质涂层刀具和MoS2/Ti/Zr润滑涂层刀具的优点，既具有较高的硬度，又具有润滑作用和较低的摩擦系数，使涂层刀具的性能有了显著地提高。

主权项

1.一种ZrTiN+MoS2/Ti/Zr组合涂层刀具的制备工艺，刀具基体材料为高速钢或硬质合金，涂层为多层结构，由基体到涂层表面依次为：Ti过渡层、Ti/Zr过渡层、ZrTiN硬质涂层、Ti/Zr过渡层、MoS2/Ti/Zr润滑涂层；其特征在于，沉积方式为采用电弧镀与中频磁控溅射复合镀膜方法，包括1个Ti靶电弧靶，1个Zr靶电弧靶，2个MoS2中频溅射靶：电弧离子镀沉积Ti过渡层、Ti/Zr过渡层、ZrTiN硬质涂层和Ti/Zr过渡层，中频磁控溅射MoS2及电弧离子镀Zr、Ti复合沉积MoS2/Ti/Zr润滑涂层；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8.0×10‑3Pa，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700V，占空比0.2，辉光放电清洗15min；降低偏压至500V，开启离子源离子清洗15min，开启Ti靶的电弧源，偏压300V，靶电流50A，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5～6min；(4)沉积Ti/Zr过渡层：Ar气压0.5～0.6Pa，偏压250V，Ti靶电流80A，Zr靶电流90A，电弧镀Ti/Zr过渡层5～6min；(5)沉积ZrTiN硬质涂层：Ar气压0.5Pa，偏压220V，Ti靶的靶电流80A，Zr靶电流100A；开启N2，N2气压为1.0Pa，沉积温度230～250℃，电弧镀ZrTiN硬质涂层40～50min；(6)沉积Ti/Zr过渡层：关闭N2，Ti靶电流70A，Zr靶电流80A，沉积5min的Ti/Zr过渡层；(7)沉积MoS2/Ti/Zr润滑涂层：开启MoS2靶中频磁控溅射电源，电流1.5A，偏压调至200V，沉积温度250～270℃，复合沉积MoS2/Ti/Zr润滑涂层40～50min；(8)后处理：关闭各电源、离子源及气体源，涂层结束。