[发明专利]一种纳米复合交替涂层刀具及其制备方法

摘要

本发明的技术方案是1、一种纳米复合交替涂层刀具，其特征在于：所述刀具中交替包含有TIALSIN涂层、ALCRSIN涂层和ALCRSIN涂层，其中各元素含量如下AL:51%±2%，CR:26%±2%，TI:19%±2，SI:2%。本发明的刀具在加工过程中，通用性较强，具备了TIALSIN的高硬度，抗氧化性和热稳定性；含有高铝的ALCRSIN涂层具有较高硬度的同时，它的摩擦系数也相对较少，使得被加工的表面的光泽度较高；中铝的ALCRSIN涂层具有一定的韧性，使得在加工的过程中不会因为涂层过硬（脆）而导致崩缺。

主权项

1.一种纳米复合交替涂层刀具，其特征在于：所述刀具中交替包含有TIALSIN涂层、ALCRSIN涂层和ALCRSIN涂层，其中各元素含量如下AL:51%±2%，CR:26%±2%，TI:19%±2，SI:2%。

2.一种如权利要求1所述的纳米复合交替涂层刀具制备方法，其特征在于：包括如下步骤：

①靶材配比：No.1 TIAL(80：20)，No.2AlSI(88:12)，No.3 AlCr(70:30)，No.4 CR；

②将清洗之后的刀具装入涂层腔室中（清洗采用超声波在60‑70摄氏度的液体溶剂下进行），并对腔室进行抽真空，使其进入中级真空状态（0.003‑0.008Mbar）；

③开始对腔室进行加热，加热时间约为60分钟至100分钟，加热温度至520℃，并在最后的真空度检测的时候使其的真空度达到0.005Mbar以下；

④气体：Ar/H₂（90：10），流量：300‑500sccm，腔室气压0.05‑0.09Mbar，BIAS U:450V‑550V，No.3 Cr运行电流120‑150A,使得通入的气体变成离子体，并对刀具的表面进行轰击,带走刀具表面所残留的氧化物，时间为10‑15分钟；

⑤气压：0.02‑0.05Mbar，BIAS U:750V，No.3 Cr运行电流120‑130A，阴极靶材所产生的等离子体在高偏压的情况下快速的轰击刀具表面，达到清洗的效果，时间为10分钟；

⑤气压:0.009Mbar；氮气流量：100‑300sccm；BIAS U:40V→300V,DC；No.3 Cr I ：120A；时长：6mins,形成CrN 的打底层,厚度：0.2um；

⑥气压范围在0.040~0.068Mbar,通入氮气200‑260sccm，保持偏压为60V,DC：

步骤一：开启No.1和 No.2两支靶材

No.1 TIAL I:240‑280A，No.2 ALSI I:100‑130A;

时长：3mins，厚度：25nm；

步骤二：No.2 ALSI I:120A，No.3 ALCr I:240A；

时长：3mins，厚度：25nm；

步骤三：No.3 ALCr I:240A，No.4 Cr I:160A；

时长：3mins，厚度：25nm；

按照上述顺序重复步骤一、步骤二和步骤三、总体交替叠加涂层30次，总体厚度到达2um‑3um；

⑦气体1：C₂H₂，流量：50‑80sccm；

气体2：N₂ 流量：350‑500sccm；

No.3 Cr I:160A，BIAS U:160 DC；

时长：12mins；厚度0.3um；CrCN润滑层；

⑧涂层工艺完成，整体厚度为2.5um‑3.5um；

⑨涂层硬度：3800HV。