[发明专利]ZrTiN/MoS2复合减摩耐磨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复合减摩耐磨涂层刀具及其制备工艺。其刀具基体材料为高速钢、硬质合金、陶瓷或立方氮化硼，由基体到涂层表面依次为Ti过渡层、Ti/Zr过渡层、ZrTiN和MoS2的复合涂层。本发明通过调控ZrTiN多元硬质涂层中MoS2的含量，使复合涂层既具有硬质涂层较高的硬度，又具有MoS2较低的摩擦系数，且可以使涂层在整个生命周期里保持良好的润滑性能，显著提高了涂层刀具的综合性能。

主权项

一种ZrTiN/MoS2复合减摩耐磨涂层刀具的制备工艺，该刀具基体材料为高速钢、硬质合金或陶瓷，由基体到涂层表面依次为：Ti过渡层、Ti/Zr过渡层、ZrTiN和MoS2的复合涂层，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，一个Zr靶电弧靶，2个MoS2磁控溅射靶：电弧离子镀沉积Ti过渡层、Ti/Zr过渡层、电弧离子镀沉积ZrTiN和磁控溅射MoS2复合涂层，其特征在于，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7.0～8.0×10‑3Pa，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10～15min，开启Ti靶的电弧源，偏压280～300V，靶电流50A，离子轰击Ti靶2～4min；(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10～12min；(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10～15min；(5)沉积ZrTiN和MoS2的复合涂层：Ar气压0.5Pa，偏压210～220V，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240～250℃；开启MoS2靶磁控溅射电源，电流0.9～1.0A，沉积ZrTiN和MoS2的复合涂层100～120min；(6)后处理：关闭各电源、离子源及气体源，涂层结束。