[发明专利]一种具有PVD涂层的钛合金切削刀具材料及其制备方法

摘要

本发明涉及一种具有PVD涂层的钛合金切削刀具材料及其制备方法，采用物理气相沉积PVD中的阴极电弧蒸镀工艺制备多元涂层，包括：对试样刀具进行抛光清洗；制备TiN粘结底层；制备TiCNO及TiCN多元涂层；制备保护涂层，可为TiAlZr/TiAlZrCr涂层，TiAlZr/CrN涂层，TiAlZr/ZrN涂层，TiAl/CrN涂层或TiAl/TiAlCr涂层。本发明中将多种合金元素加入到刀具涂层中，形成多元涂层体系，提高了涂层的硬度，改善了涂层的耐磨性和韧性，降低了与钛合金的粘结倾向和摩擦系数。同时，刀具具有抗机械冲击和良好的热稳定性，综合性能好，有效延长了钛合金切削刀具的使用寿命。

主权项

1.一种具有PVD涂层的钛合金切削刀具材料的制备方法，采用物理气相沉积技术中的阴极电弧蒸镀工艺制备多元涂层，其特征在于，上述工艺过程包括如下步骤：对试样刀具进行抛光清洗：依次采用水磨砂纸逐级打磨，抛光处理，喷砂处理，使用丙酮及乙醇分别对试样刀具进行超声波清洗；制备粘接底层：安装Ti靶，将清洁后的刀具置于工件架上后，送入真空室，使基体与弧源之间的垂直距离为200～300mm，抽真空至低于10^‑3Pa，并同时对工件进行升温使其达到预设温度；通入氮气，氮气流量为600～650sccm，施加基体偏压‑80V～‑220V，在试样表面沉积TiN粘结底层；制备主涂层：所述主涂层为TiCNO及TiCN混合涂层：采用的Ti靶，Ti靶电弧电流为60～65A，沉积温度为260～270℃，基体偏压为‑80V～‑220V，保持并通入氮气，C₂H₂及CO混合气体至反应室中反应，氮气的流量为400～500sccm，C₂H₂的流量为150～300sccm，CO的流量为80～200sccm，生成制备TiCNO及TiCN混合涂层；制备保护涂层：所述保护涂层为TiAlZr/TiAlZrCr涂层，TiAlZr/CrN涂层，TiAlZr/ZrN涂层，TiAl/CrN涂层或TiAl/TiAlCr涂层，在制备上述多元涂层时，采取与涂层相对应的靶材及靶电弧电流，通入氮气或氩气，沉积温度为260～270℃，基体偏压为‑80V～‑220V。