[发明专利]TiAlCrN＆MoS2/Ti/Al/Cr多元叠层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多元叠层润滑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，刀具表面为MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层，且由基体到涂层表面依次为Ti过渡层、Ti/Al/Cr过渡层、TiAlCrN硬质涂层与MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层交替的叠层结构涂层。其综合了多元硬质涂层、润滑涂层、叠层结构及三种涂层制备方法的优点，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TiAlCrN&MoS2/Ti/Al/Cr多元叠层润滑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，刀具表面为MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层，且由基体到涂层表面依次为Ti过渡层、Ti/Al/Cr过渡层、TiAlCrN硬质涂层与MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层交替的叠层结构涂层；其特征在于，沉积方式为采用非平衡磁控溅射+电弧镀+中频磁控溅射的复合镀膜方法，沉积时使用两个非平衡磁控溅射靶：1个Ti靶，1个Al靶，1个电弧Cr靶，2个MoS2中频溅射靶；首先采用非平衡磁控溅射沉积Ti过渡层，其次采用非平衡磁控溅射+电弧离子镀复合沉积Ti/Al/Cr过渡层，然后交替沉积TiAlCrN硬质涂层与MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层交替的叠层结构涂层，最后表面为MoS2/Ti/Al/Cr复合润滑涂层，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7.0×10‑3Pa，加热至300℃，保温35～40min；(2)离子清洗：通Ar气，其压力为1.5Pa，开启偏压电源，电压900V，占空比0.3，辉光放电清洗20min；降低偏压至700V，开启离子源离子清洗10min，开启Ti靶的非平衡磁控溅射靶电源，靶电流30A，偏压400V，离子轰击Ti靶1～2min；(3)沉积Ti过渡层：Ar气压0.5～0.6Pa，偏压降至250V，Ti靶电流35A，沉积温度250℃，非平衡磁控溅射Ti过渡层8～10min；(4)沉积Ti/Al/Cr过渡层：Ar气压0.5～0.6Pa，偏压250V，Ti靶电流40A，非平衡磁控溅射Al靶电流30A，电弧Cr靶电流为40A，复合沉积Ti/Al/Cr过渡层5～6min；(5)沉积TiAlCrN硬质涂层：开启N2，N2气压为1.5Pa，Ar气压0.5Pa，偏压200V，Ti靶的靶电流50A，Al靶电流40A，Cr靶电流50A；沉积温度260～280℃，复合沉积TiAlCrN硬质涂层4～5min；(6)沉积MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层：关闭N2，开启MoS2靶中频磁控溅射电源，电流2.3A，Ti靶电流40A，Al靶电流35A，Cr靶电流40A，偏压调至230V，沉积温度240～250℃，复合沉积MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层4～5min；(7)沉积TiAlCrN硬质涂层：重复(5)；(8)沉积MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层：重复(6)；(9)重复(5)、(6)、(5)···：交替沉积TiAlCrN、MoS2/Ti/Al/Cr···TiAlCrN涂层共120min；(10)后处理：关闭各电源、离子源及气体源，涂层结束。