專(zhuān)利名稱(chēng)：CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層、沉積有該涂層的刀具及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層、沉積有該涂層的刀具及其制備方法， 屬于薄膜材料領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
當(dāng)今一個(gè)國(guó)家數(shù)控機(jī)床的生產(chǎn)量和應(yīng)用程度，已成為衡量一個(gè)國(guó)家工業(yè)化程度和 技術(shù)水平的重要標(biāo)志之一，也是提高一個(gè)國(guó)家綜合實(shí)力和竟?fàn)幜Φ闹匾侄?。隨著世界先 進(jìn)技術(shù)的興起和不斷成熟，對(duì)數(shù)控技術(shù)提出了更高的要求。當(dāng)今數(shù)控機(jī)床正在不斷采用最 新成果，朝著高速高效、高精度、高可靠性與環(huán)保等方向發(fā)展。以航空航天、汽車(chē)工業(yè)為代表的先進(jìn)制造業(yè)使用材料的性能不斷提高，輕質(zhì)強(qiáng)韌 材料的使用日漸增多，加工難度日益增大。機(jī)加工行業(yè)為了降低成本和保護(hù)環(huán)境，逐漸推 廣不使用切削液進(jìn)行的切削或極微量潤(rùn)滑的準(zhǔn)干切削技術(shù)，也使某些材料的機(jī)加工難度增大。作為數(shù)控機(jī)床、數(shù)控加工技術(shù)關(guān)鍵的刀具，其性能對(duì)切削加工的效率、精度、表面 質(zhì)量有著決定性的影響。刀具材料直接影響刀具的使用性能，大多數(shù)材料在使用過(guò)程中出 現(xiàn)失穩(wěn)、損傷和破壞，且都是從表面開(kāi)始。表面涂層數(shù)控刀具，尤其是表面涂層的硬質(zhì)合金 刀具綜合了硬質(zhì)合金基體材料強(qiáng)度高、韌性好的特點(diǎn)和表面涂層硬度高、耐磨性好的優(yōu)勢(shì)， 基體材料與涂層材料優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)，特別是使刀具本體材料高強(qiáng)度和涂層的高硬度優(yōu)勢(shì)得到充 分利用，有效解決了表面失效機(jī)制，受到機(jī)械加工用戶(hù)的歡迎。刀具表面的硬質(zhì)涂層要求高硬度、耐磨、耐熱、化學(xué)性能穩(wěn)定，與基體附著牢固 等。目前使用較多的工業(yè)化生產(chǎn)涂層主要有TiN、TiC涂層、金剛石涂層和TiAlN涂層，與 需要加工的各種材料相比，涂層種類(lèi)仍然十分有效，但很難全部達(dá)到上述技術(shù)要求。例如， TiN與基體結(jié)合強(qiáng)度不高，涂層易剝落，且硬度也較低，在切削溫度較高時(shí)膜層易氧化而被 燒蝕。TiC涂層有較高的硬度與耐磨性，抗氧化性也好，但其性脆，不耐沖擊。單一涂層均很 難滿(mǎn)足高速切削對(duì)刀具涂層的綜合要求，故往往制成多元復(fù)合涂層，配制成較理想的刀具 涂層材料。實(shí)際生產(chǎn)中加工對(duì)象涉及到黑色金屬、有色金屬和各種復(fù)合材料、新材料，對(duì)切 削刀具提出了越來(lái)越高的要求，因此，需要降低涂層的內(nèi)應(yīng)力，提高涂層的韌性，增加涂層 的厚度，阻止裂紋的擴(kuò)散，減少刀具崩刃不同需求的新型高性能超硬涂層材料，并設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā) 相應(yīng)的涂層制造設(shè)備和技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于彌補(bǔ)上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，為加工行業(yè)提供一種CrTiAlSiN納 米復(fù)合涂層、沉積有該涂層的刀具及其制備方法。實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的所采用的技術(shù)方案是一種CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層，包括粘結(jié)層、支撐層和主耐磨層，支撐層附著在粘結(jié)層上面，主耐磨層附著在支撐層上面，粘結(jié)層為Cr，支撐層為CrN，主耐磨層是由CrSiN層 與TiAlSiN層交替構(gòu)成的CrSiN/TiAlSiN納米多層涂層，或者是由納米晶CrTiAlN鑲嵌于 非晶Si3N4的nc-CrTiAlN/a-Si3N4納米晶復(fù)合涂層。一種沉積有上述CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的刀具，至少包括刀具基體，CrTiAlSiN 納米復(fù)合涂層的粘結(jié)層沉積在刀具基體上。一種沉積有上述CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的刀具的制備方法，包括以下步驟將 表面潔凈的刀具基體裝夾在工件架上進(jìn)行輝光清洗；輝光清洗結(jié)束后，在Ar氣環(huán)境、真空 度1. 5 X 1(Γ2 2. 5 X IO-2Pa,300 400°C、_600 -900V偏壓條件下，打開(kāi)多弧Cr靶在刀具 基體上沉積Cr粘結(jié)層；然后在氮?dú)猸h(huán)境、真空度1. 5 3. OPa,300 400°C、-150 -500V 偏壓條件下，在Cr粘結(jié)層上沉積CrN支撐層；在氮?dú)猸h(huán)境下，通入200 600sCCm的SiH4和 /或開(kāi)啟磁控濺射柱狀Si靶，在真空度3. 0 5. OPa,300 400°C、偏壓-150 -400V條 件下，打開(kāi)TiAl靶，在CrN支撐層上沉積CrTiAlSiN主耐磨層；沉積結(jié)束后，自然冷卻，得到 沉積有CrTiAiSiN納米復(fù)合涂層的刀具。以上所述粘結(jié)層厚度為50 100納米，支撐層厚度為100 200納米，主耐磨層 厚度為1. 7 2. 85微米；所述刀具為硬質(zhì)合金刀具。工件架的公轉(zhuǎn)速度為2 7轉(zhuǎn)/分時(shí)，主耐磨層為CrSiN層與TiAlSiN層交替構(gòu) 成的CrSiN/TiAlSiN納米多層復(fù)合涂層，工件架的公轉(zhuǎn)速度為8 13轉(zhuǎn)/分時(shí)，主耐磨層 為納米晶CrTiAlN鑲嵌于非晶Si3N4的nc-CrTiAlN/a-Si3N4納米晶復(fù)合涂層。以上所述CrSiN/TiAlSiN納米多層復(fù)合涂層中，每層CrSiN厚度為3 10納米， 每層TiAlSiN厚度為2 5納米；所述nc-CrTiAlN/a-Si3N4納米晶復(fù)合涂層中，CrTiAlN納 米晶的尺寸為5 15納米。本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有硬質(zhì)涂層制備技術(shù)和性能的缺陷，以及沉積系統(tǒng)自身的局限性， 在超精細(xì)硬質(zhì)合金刀具表面制備CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層，通過(guò)多弧蒸鍍Cr靶和TiAl合 金靶獲得Cr、Ti、Al，而Si的獲得可通過(guò)以下3種途徑來(lái)實(shí)現(xiàn)(I)SiH4氣體電離；(2)磁控 濺射柱狀Si靶；(3)同時(shí)采用SiH4氣體電離和磁控濺射柱狀Si靶。本發(fā)明的鍍膜方法一 方面使CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層具有很高的表面硬度；另一方面通過(guò)Cr粘結(jié)層和CrN支 撐層的使用大幅度降低涂層內(nèi)應(yīng)力，提高了涂層的結(jié)合強(qiáng)度，克服了常規(guī)硬質(zhì)涂層制備技 術(shù)引起的涂層內(nèi)應(yīng)力高、附著力差，以及多弧大顆粒問(wèn)題等缺點(diǎn)。因此，本發(fā)明具有如下優(yōu)占.本發(fā)明的CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層由于具有Cr粘結(jié)層和CrN支撐層，因而有較強(qiáng) 的附著力；普通的TiAlN和CrTiAlN涂層由于與刀具基體材料晶格常數(shù)的差異，存在一定 的內(nèi)應(yīng)力，在膜層較厚時(shí)容易出現(xiàn)穿透性，本發(fā)明摻入Si，形成非晶Si3N4，可使膜層的內(nèi)應(yīng) 力得到有效的釋放，從而進(jìn)一步提高涂層的附著力。工件架的公轉(zhuǎn)速度決定涂層結(jié)構(gòu)，根據(jù) 工件架公轉(zhuǎn)速度的不同，形成的主耐磨層是由CrSiN層與TiAlSiN層交替構(gòu)成的、空間周期 (即單層CrSiN加上單層TiAlSiN的厚度)為5_15納米的超晶格交替復(fù)合涂層，或者由晶粒 尺寸為5-15納米的納米晶CrTiAlN鑲嵌于非晶Si3N4的納米晶復(fù)合涂層，使得膜-基結(jié)合力 進(jìn)一步改善。另一方面，根據(jù)理論計(jì)算，在納米尺度上復(fù)合的超晶格涂層或納米晶涂層具有 超過(guò)組分涂層的硬度，而主耐磨層各組分的硬度均可達(dá)到30GPa以上，因此所得CrTiAlSiN 納米復(fù)合涂層的硬度接近40GPa。
綜上所述，本發(fā)明所得CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層具有高硬度(35GPa)、低摩擦系數(shù) (0. 3)、良好的附著力(大于70N)、耐高溫性能好(超過(guò)1000°C )的特點(diǎn)，以該涂層制備的 超細(xì)晶硬質(zhì)合金刀具在表面耐磨潤(rùn)滑及抗高溫方面表現(xiàn)出很大的優(yōu)勢(shì)，可有效解決硬質(zhì)合 金表面的摩擦磨損問(wèn)題，帶來(lái)巨大的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益。


圖1為本發(fā)明沉積有CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的刀具的制備裝置示意圖；圖2為本發(fā)明制備的CrSiN/TiAlSiN納米多層復(fù)合涂層的透射電鏡圖；圖3為本發(fā)明制備的nC-CrTiAlN/a-Si3N4納米晶復(fù)合涂層的透射電鏡圖；圖4為本發(fā)明的CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層樣品的附著力測(cè)試曲線(xiàn)圖；圖5為本發(fā)明的CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的硬度隨SiH4流量的變化曲線(xiàn)圖；圖6為本發(fā)明的CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)隨SiH4流量變化曲線(xiàn)圖；圖1中，1.抽真空系統(tǒng)；2.真空室；3.加熱器；4.多弧Cr靶；5.多弧TiAl靶； 6.磁控濺射柱狀Si靶；7.工件架；8.多路通氣管道；9.爐門(mén)。
具體實(shí)施例方式下面通過(guò)附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步的說(shuō)明，但本發(fā)明的保護(hù)內(nèi)容不局 限于以下實(shí)施例。如圖1所示，本發(fā)明用來(lái)制備沉積有CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的刀具的裝置包括 抽真空系統(tǒng)1、真空室2、加熱器3、多弧Cr靶4、多弧TiAl靶5、磁控濺射柱狀Si靶6、工件 架7、多路通氣管道8和循環(huán)冷卻水系統(tǒng)。抽真空系統(tǒng)1由一個(gè)擴(kuò)散泵、一個(gè)羅茨泵和兩個(gè) 機(jī)械泵構(gòu)成，用來(lái)維持鍍膜腔的真空，本底真空可達(dá)到7 X ICT4Pa ；真空室2與抽真空系統(tǒng)1 相連，其內(nèi)壁固裝有加熱器3，用于加熱除氣和鍍膜過(guò)程升溫；多弧Cr靶4和多弧TiAl靶5 交替分布于真空室2的爐壁四周，由0 168A高頻逆變式電源供電，利用高度離化的金屬 Cr離子，轟擊工件表面，提高涂層與工件之間的附著力，工件偏壓由30kW直流脈沖電源提 供，偏壓可在0 1000V范圍內(nèi)連續(xù)調(diào)節(jié)；磁控濺射柱狀Si靶6位于真空室2的中央，其直 徑為100 200mm，由500W射頻電源驅(qū)動(dòng)，用于提供涂層所需的Si原子。多弧Cr靶4、多 弧TiAl靶5和磁控濺射柱狀Si靶6之間為500 750mm的空間，該空間為涂層沉積區(qū)域， 磁控濺射柱狀Si靶6的周?chē)O(shè)有若干個(gè)工件架7，呈環(huán)狀分布于磁控濺射柱狀Si靶6的 外圍，工件裝在工件架7上，本發(fā)明實(shí)施例所用的工件為硬質(zhì)合金刀具，工件架進(jìn)行三維轉(zhuǎn) 動(dòng)，即工件架繞爐體中心軸的公轉(zhuǎn)、工件架的自轉(zhuǎn)和工件的自轉(zhuǎn)，以保證鍍膜的均勻性；多 路通氣管道8分布于真空室2的爐門(mén)9兩側(cè)，Ar、N2和SiH4氣體分別由質(zhì)量流量計(jì)控制，經(jīng) 多路通氣管道8進(jìn)入真空室2中；循環(huán)冷卻水系統(tǒng)由兩路循環(huán)系統(tǒng)提供，均為5kW冷水機(jī)， 一路與抽真空系統(tǒng)1的擴(kuò)散泵冷卻管路相連用來(lái)冷卻擴(kuò)散泵，另一路通過(guò)靶體上的水管與 多弧Cr靶4、多弧TiAl靶5和磁控濺射柱狀Si靶6相連，用來(lái)冷卻靶材部分。冷卻水的溫 度控制在15°C，可有效降低并控制靶材表面溫度，大大降低納米復(fù)合涂層表面顆粒度。實(shí)施例1首先，將硬質(zhì)合金刀具清洗干凈，裝夾在工件架上，開(kāi)始抽真空，當(dāng)真空度高于 5X IO-3Pa時(shí)，開(kāi)始加熱除氣，溫度控制在300°C，工件架公轉(zhuǎn)速度3轉(zhuǎn)/分。當(dāng)真空度5X 10_3Pa時(shí)，通入Ar氣，溫度控制在300°C，開(kāi)偏壓電源，偏壓控制在-800V，對(duì)刀具基體輝 光清洗30分鐘。輝光清洗結(jié)束后，真空度調(diào)節(jié)為2X 10_2Pa，偏壓保持在-800V，溫度控制 在300°C，打開(kāi)Cr靶，對(duì)刀具基體轟擊10分鐘，得到厚度為70納米的Cr粘結(jié)層；轟擊完畢 后，將偏壓調(diào)節(jié)為-200V，關(guān)閉Ar氣通道，通入N2氣將真空度調(diào)節(jié)到2. OPa，溫度300°C，在 Cr粘結(jié)層上沉積10分鐘，得到厚度為200納米的CrN支撐層。CrN支撐層沉積結(jié)束后，通 入400SCCm的SiH4,通過(guò)調(diào)節(jié)N2流量將真空度控制在3. 3Pa,保持偏壓-200V，溫度300°C， 打開(kāi)TiAl靶，在CrN支撐層上沉積40分鐘，得到厚度為2微米的CrTiAlSiN主耐磨層，該 主耐磨層是由CrSiN層與TiAlSiN層交替構(gòu)成的CrSiN/TiAlSiN納米多層復(fù)合涂層，每層 CrSiN厚度為5 5. 3納米，每層TiAlSiN厚度為3 3. 3納米。沉積結(jié)束后，自然冷卻至 室溫后取出刀具，即得到沉積有CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的硬質(zhì)合金刀具，其耐高溫性能 超過(guò) IOOO0Co實(shí)施例2將硬質(zhì)合金刀具清洗干凈，裝夾在工件架上，開(kāi)始抽真空，當(dāng)真空度高于5 X IO-3Pa 時(shí)，開(kāi)始加熱除氣，溫度控制在370°C，保持工件架公轉(zhuǎn)速度為9轉(zhuǎn)/分，當(dāng)真空度5X 10_3Pa 時(shí)，通入Ar氣，溫度控制在370°C，開(kāi)偏壓電源，偏壓控制在-800V，對(duì)刀具基體進(jìn)行輝光清 洗，輝光時(shí)間為40分鐘。輝光清洗結(jié)束后，在真空度1. 5X10_2Pa，溫度370°C、-800V偏壓 下，打開(kāi)Cr靶，對(duì)刀具基體轟擊15分鐘，得到100納米厚的Cr粘結(jié)層；轟擊完畢后，關(guān)閉Ar 氣通道，通入N2氣將真空度調(diào)節(jié)到2. OPa,調(diào)節(jié)偏壓為-250V，溫度控制在370°C，在Cr粘結(jié) 層上沉積5分鐘，得到100納米厚的CrN支撐層。CrN支撐層沉積結(jié)束后，調(diào)節(jié)N2將真空度 控制在5Pa，溫度控制在370°C，保持偏壓為-250V，打開(kāi)TiAl靶和Si靶，在CrN支撐層上 沉積45分鐘，得到厚度為2微米的主耐磨層，該主耐磨層是由納米晶CrTiAlN鑲嵌于非晶 Si3N4的nc-CrTiAlN/a-Si3N4納米晶復(fù)合涂層，納米晶CrTiAlN的尺寸為8 15納米。沉 積結(jié)束后，自然冷卻至室溫后取出刀具，即得到沉積有CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的硬質(zhì)合 金刀具，其耐高溫性能超過(guò)1000°C。實(shí)施例3將硬質(zhì)合金刀具清洗干凈，裝夾在工件架上，開(kāi)始抽真空，當(dāng)真空度高于5 X KT3Pa 時(shí)，開(kāi)始加熱除氣，溫度控制在350 °C，保持工件架公轉(zhuǎn)速度為11轉(zhuǎn)/分，當(dāng)真空度 5X 10_3Pa時(shí)，通入Ar氣，溫度控制在350°C，開(kāi)偏壓電源，偏壓控制在-800V，對(duì)刀具進(jìn)行輝 光清洗，輝光時(shí)間45分鐘。輝光清洗結(jié)束后，真空度調(diào)節(jié)為2. 2 X IO-2Pa,溫度控制在350°C、 偏壓保持在-900V，打開(kāi)Cr靶，對(duì)刀具基體轟擊15分鐘，得到80納米厚的Cr粘結(jié)層；轟擊 完畢后，偏壓降到-200V，斷掉Ar氣，通入N2氣將真空度調(diào)節(jié)到2. OPa，溫度控制在350°C， 在Cr粘結(jié)層上沉積10分鐘，得到200納米厚的CrN支撐層。CrN支撐層沉積結(jié)束后，通入 240sccm的SiH4，通過(guò)調(diào)節(jié)N2將真空度控制在3. 3Pa，溫度350°C，偏壓-200V，打開(kāi)TiAl靶 和Si靶在CrN支撐層上沉積40分鐘，得到厚度為2. 1微米的CrTiAlSiN主耐磨層，該主耐 磨層是由納米晶CrTiAlN鑲嵌于非晶Si3N4的nc-CrTiAlN/a-Si3N4納米晶復(fù)合涂層，納米 晶CrTiAlN的尺寸為5 8納米。沉積結(jié)束后，自然冷卻至室溫后取出刀具，即得到沉積有 CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的硬質(zhì)合金刀具，其耐高溫性能超過(guò)1000°C。圖2為本發(fā)明在工件架的公轉(zhuǎn)速度為2 7轉(zhuǎn)/分下制備的CrSiN/TiAlSiN納米 多層復(fù)合涂層的透射電鏡圖，從圖中可以明顯看出，主耐磨層是由多層涂層構(gòu)成的納米多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。圖3為本發(fā)明在工件架的公轉(zhuǎn)速度為8 13轉(zhuǎn)/分下制備的nC-CrTiAlN/a-Si3N4 納米晶復(fù)合涂層透射電鏡圖，從圖中可以明顯看出其為納米晶鑲嵌結(jié)構(gòu)。圖4為本發(fā)明的CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的附著力曲線(xiàn)圖，從圖中可以看出當(dāng)加 載力增加到70N以上時(shí)，才出現(xiàn)連續(xù)震蕩，發(fā)出聲音信號(hào)，說(shuō)明CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的 附著力大于70N。圖5為本發(fā)明的CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的硬度隨SiH4流量的變化曲線(xiàn)圖，隨著 SiH4流量增加，涂層硬度逐漸提高，在SiH4流量為400sCCm時(shí)CrTiAlSiN涂層的硬度達(dá)到
最大值。圖6為本發(fā)明的CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的摩擦系數(shù)隨SiH4流量變化的曲線(xiàn)圖， 從圖中可以看出，隨著SiH4流量的增加，摩擦系數(shù)逐漸增大，起始階段增速較快，但隨SiH4 流量進(jìn)一步加大而增速放慢，達(dá)到穩(wěn)定的摩擦系數(shù)(0. 3)，表明，最大摩擦系數(shù)只有0.3， CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層是一種摩擦系數(shù)較低的超硬涂層。
權(quán)利要求
一種CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層，其特征在于該復(fù)合涂層包括粘結(jié)層、支撐層和主耐磨層，支撐層附著在粘結(jié)層上面，主耐磨層附著在支撐層上面，粘結(jié)層為Cr，支撐層為CrN，主耐磨層是由CrSiN層與TiAlSiN層交替構(gòu)成的CrSiN/TiAlSiN納米多層復(fù)合涂層，或者是由納米晶CrTiAlN鑲嵌于非晶Si3N4的nc-CrTiAlN/a-Si3N4納米晶復(fù)合涂層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層，其特征在于粘結(jié)層厚度為50 100納米，支撐層厚度為100 200納米，主耐磨層厚度為1. 7 2. 85微米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層，其特征在于所述CrSiN/TiAlSiN 納米多層復(fù)合涂層中，每層CrSiN厚度為3 10納米，每層TiAlSiN厚度為2 5納米；所 述nc-CrTiAlN/a-Si3N4納米晶復(fù)合涂層中，CrTiAlN納米晶的尺寸為5 15納米。
4.一種沉積有如權(quán)利要求1所述CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的刀具，至少包括刀具基體， 其特征在于=CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的粘結(jié)層沉積在刀具基體上。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述沉積有CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的刀具，其特征在于所述刀 具為硬質(zhì)合金刀具。
6.一種權(quán)利要求4所述沉積有CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的刀具的制備方法，其特征 在于包括以下步驟將表面潔凈的刀具基體裝夾在工件架上進(jìn)行輝光清洗；輝光清洗結(jié)束 后,在Ar氣環(huán)境、真空度1. 5XlCT2 2. 5X IO-2Pa,300 400°C > -600 -900V偏壓條件 下，打開(kāi)多弧Cr靶在刀具基體上沉積Cr粘結(jié)層；然后在氮?dú)猸h(huán)境、真空度1. 5 3. OPa, 300 400°C、-150 -500V偏壓條件下，在Cr粘結(jié)層上沉積CrN支撐層；在氮?dú)猸h(huán)境下， 通入200 600sccm的SiH4和/或開(kāi)啟磁控濺射柱狀Si靶，在真空度3. 0 5. OPa, 300 400°C、偏壓-150 -400V條件下，打開(kāi)TiAl靶，在CrN支撐層上沉積CrTiAlSiN主耐磨層； 沉積結(jié)束后，自然冷卻，得到沉積有CrTiAiSiN納米復(fù)合涂層的刀具。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述沉積有CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的刀具的制備方法，其特征在 于粘結(jié)層厚度為50 100納米，支撐層厚度為100 200納米，主耐磨層厚度為1. 7 2. 85微米。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述沉積有CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的刀具的制備方法，其特征在 于所述刀具為硬質(zhì)合金刀具。
9.根據(jù)權(quán)利要求6所述沉積有CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的刀具的制備方法，其特征在 于工件架的公轉(zhuǎn)速度為2 7轉(zhuǎn)/分時(shí)，主耐磨層為CrSiN層與TiAlSiN層交替構(gòu)成的 CrSiN/TiAlSiN納米多層復(fù)合涂層，工件架的公轉(zhuǎn)速度為8 13轉(zhuǎn)/分時(shí)，主耐磨層為納米 晶CrTiAlN鑲嵌于非晶Si3N4的nc-CrTiAlN/a-Si3N4納米晶復(fù)合涂層。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述沉積有CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層的刀具的制備方法，其特 征在于所述CrSiN/TiAlSiN納米多層復(fù)合涂層中，每層CrSiN厚度為3 10納米，每層 TiAlSiN厚度為2 5納米；所述nc-CrTiAlN/a-Si3N4納米晶復(fù)合涂層中，CrTiAlN納米晶 的尺寸為5 15納米。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層、沉積有該涂層的刀具及其制備方法。該復(fù)合涂層包括粘結(jié)層、支撐層和主耐磨層，粘結(jié)層為Cr，支撐層為CrN，主耐磨層是由CrSiN層與TiAlSiN層交替構(gòu)成的CrSiN/TiAlSiN納米多層復(fù)合涂層，或由納米晶CrTiAlN鑲嵌于非晶Si3N4的nc-CrTiAlN/a-Si3N4納米晶復(fù)合涂層。將上述粘結(jié)層沉積在刀具基體上，再沉積支撐層和主耐磨層，即得到沉積有該涂層的刀具。本發(fā)明所得CrTiAlSiN納米復(fù)合涂層具有硬度高、摩擦系數(shù)低、附著力強(qiáng)的優(yōu)點(diǎn)，沉積有該涂層的刀具具有高的表面硬度、較強(qiáng)的膜-基附著力、良好的耐磨性能和耐高溫性能。
文檔編號(hào)C23C14/16GK101879794SQ20101019220
公開(kāi)日2010年11月10日 申請(qǐng)日期2010年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2010年5月31日
發(fā)明者付德君, 楊兵, 楊慧娟, 田燦鑫 申請(qǐng)人:武漢嘉樹(shù)科技有限公司