[发明专利]一种AlTiN/AlTiYN纳米多层刀具涂层及其制备方法

摘要

本发明属于刀具涂层材料技术领域，公开了一种AlTiN/AlTiYN纳米多层刀具涂层及其制备方法。该方法采用电弧离子镀膜技术，并通过样品转架的旋转以及涂层结构自组装实现AlTiN/AlTiYN纳米多层涂层刀具的制备。当样品正对着AlTi靶时，基体沉积一层AlTiN层；正对着AlTiY靶时，沉积一层AlTiYN层；AlTiN层和AlTiYN层交替沉积形成AlTiN/AlTiYN纳米多层涂层。涂层成分为Al:20～32at.％、Ti:10～30at.％、Y:1～5at.％、N:45～57at.％。通过调整转架公转及自传速度可对AlTiN及AlTiYN调制层的厚度进行调控。

主权项

1.一种AlTiN/AlTiYN纳米多层刀具涂层的制备方法，其特征在于包括如下具体步骤：S1.刀具基体清洗：将刀具基体抛光处理，然后先后用丙酮、酒精超声清洗10～20min，再用氮气吹干后装入真空室内；S2.Ar和金属离子轰击：打开加热器升温至300～500℃，将真空室抽真空至真空度1.0～8.0×10‑3Pa；然后通入200～300sccm的Ar气，设置工件支架偏压‑800～‑1000V，对腔体进行辉光清洗，轰击时间10～20min；再将偏压降至‑600～‑800V，点燃AlTi靶，靶材电流60～150A，用高能AlTi金属阳离子轰击基体3～15min，活化金属基体表面以提高膜‑基结合力；S3.沉积AlTiN过渡层：将试样调整在AlTi靶跟前保持不动，再将偏压调至‑80～‑120V，通入100～300sccm的N2气，调节气压至1.0～3.0Pa，沉积5～30min，得到AlTiN过渡层；S4.沉积纳米多层涂层：通入N2，调节样品转架公转速度，控制气压在1.0～3.0Pa，点燃AlTi靶和AlTiY靶，靶材电流60～150A，偏压‑60～‑200V，交替沉积AlTiN层和AlTiYN层，沉积时间0.5～2h，得到AlTiN/AlTiYN功能层；S5.关闭电弧电源，待真空室温度降至室温，打开真空室取出基体，在基体表面形成的涂层，即为AlTiN/AlTiYN纳米多层刀具涂层。