[发明专利]一种软硬复合涂层刀具及其制备方法

摘要

本发明公开了一种软硬复合涂层刀具及其制备方法，包括基体以及涂覆在该基体外表面的软硬复合涂层，该基体的材质为硬质合金，该软硬复合涂层从内到外依次包括一ZrN过渡层、一CN_x硬涂层和一WS₂软涂层，该ZrN过渡层通过直流反应磁控溅射法制备，该CN_x硬涂层和WS₂软涂层均通过射频磁控溅射法制备。本发明中的软硬复合涂层综合了WS₂软涂层和CN_x硬涂层的优点，将硬涂层的高硬度、高耐磨性与软涂层的减摩性相结合，使刀具既能拥有高的耐磨性又具有极低的摩擦系数。

主权项

1.一种软硬复合涂层刀具，其特征在于：包括基体以及涂覆在该基体外表面的软硬复合涂层，该基体的材质为硬质合金，该软硬复合涂层从内到外依次包括一ZrN过渡层、一CNx硬涂层和一WS2软涂层，该ZrN过渡层通过直流反应磁控溅射法制备，该CNx硬涂层和WS2软涂层均通过射频磁控溅射法制备；其制备方法包括如下步骤：(1)前处理：将基体经镜面抛光，再进行丙酮超声波清洗和酒精超声波清洗，去除基体表面的各种污渍，充分干燥后迅速放入镀膜机真空室，真空室抽真空3.5×10‑4～4.5×10‑4pa，加热至290～310℃，保温25～35min，得前处理后的基体；(2)辉光清洗：接着通入氩气，工作气压1.4～1.6Pa，偏压680～720V，进行辉光放电清洗25～35min，去除前处理后的基体的表面附着物；(3)制备ZrN过渡层：采用直流反应磁控溅射，选用纯Zr靶放置于直流靶源上，通入氩气和氮气，氮气和氩气流量比1∶1，沉积气压0.4～0.6Pa，溅射电压480～520V，溅射功率240～260W；(4)制备CNx硬涂层：关闭Zr靶，开启射频源上的石墨靶，采用射频磁控溅射，射频源频率为13.56MHz，在沉积之前对石墨靶进行预溅射，调整氮气和氩气流量比3～5∶1，沉积气压0.8～1.0Pa，基片偏压0～‑200V，溅射功率190～210W；(5)制备WS2软涂层：关闭石墨靶，关闭氮气，仅通入氩气，打开WS2靶，采用射频磁控溅射，射频源频率为13.56MHz，氩气压强0.8～1.1Pa，基体偏压‑30～‑160V，溅射功率28～32W；(6)后处理：关闭WS2靶，关闭各电源及气体源，涂层结束，得到所述软硬复合涂层刀具。