一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層，由Cr、Al、Ti、Si和N元素組成，其中Cr、Al、Ti、Si、N的原子比為12?16%、20?24%、4?8%、6?10%和48?52%。還提供了上述刀具保護(hù)性涂層的制備方法，先對基體進(jìn)行超聲清洗和離子清洗；將經(jīng)過清洗處理后的基體送到濺射室，沉積CrN過渡層；將沉積了CrN過渡層的基體再沉積CrAlN過渡層；將沉積了CrAlN過渡層的基材，利用射頻陰極控制的CrAlTiSi復(fù)合靶材，沉積CrAlTiSi納米復(fù)合涂層。本發(fā)明的CrAlTiSiN涂層不但具有高于40GPa的硬度，而且具有優(yōu)良的高溫服役性能，可滿足1000℃下進(jìn)行服役的高速切削刀具。
【專利說明】
[0001] 一種CrA IT i S i N刀具保護(hù)性涂層及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0002] 本發(fā)明屬于材料學(xué)領(lǐng)域，涉及一致表面改性技術(shù)，具體是一種CrAlTiSiN刀具保護(hù) 性涂層及其制備方法。
[0003]
【背景技術(shù)】
[0004] 隨著現(xiàn)代機械加工工業(yè)的發(fā)展，人們對切削刀具提出了越來越高的要求。在切削 加工中，刀具性能對切削加工的效率、精度、表面質(zhì)量有著決定的影響。刀具性能的兩個關(guān) 鍵指標(biāo)一硬度和強度，它們之間總存在著矛盾，硬度高的材料強度低，而提高強度往往是以 硬度的降低為代價。為了解決硬質(zhì)合金材料中存在的這種矛盾，更好地提高刀具的切削性 能，比較有效的一種方法是采用各種涂層技術(shù)，在刀具基體上涂覆上一層高硬度、高耐磨損 性能的涂層材料，將刀具基體與硬質(zhì)涂層相結(jié)合，從而使刀具的性能大大提高。刀具表面上 的涂層作為一個化學(xué)屏障和熱屏障，減少了刀具的月牙洼磨損，可以顯著地提高加工效 率、提高加工精度、延長刀具使用壽命、降低加工成本。
[0005] 然而，隨著高精度、高速切削、干式切削等技術(shù)的發(fā)展，刀具服役環(huán)境的惡化，對涂 覆在其表面的涂層性能也提出了更高的要求，不僅要具備高硬度、高彈性模量、耐磨性和韌 性等機械性能，還要具備抗高溫氧化性能、耐蝕性以及優(yōu)異的高溫力學(xué)性能。傳統(tǒng)的涂層， 如TiN、CrN甚至TiAIN涂層已逐漸不能滿足苛刻的性能要求。近年來，基于(》1、11、31、~五 種主要元素形成的CrAlTiSiN保護(hù)性涂層由于具有納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，使其具有超高的硬度、優(yōu) 異的耐磨性、耐蝕性以及高溫穩(wěn)定性，CrAlTi Si涂層不但具有高于40GPa的硬度，而且具有 優(yōu)良的高溫服役性能，可滿足l〇〇〇°C下進(jìn)行服役的高速切削刀具，該涂層材料已成為新一 代高性能保護(hù)性涂層的代表，可作為高速切削、干式切削的刀具涂層和其他領(lǐng)域的保護(hù)涂 層。 目前，通過查詢文獻(xiàn)可知CrAlTiSiN涂層在專利文獻(xiàn)中報道不多，通過查新檢索，與 CrAlTiSiN涂層成分相近的涂層及其制備方法有以下相關(guān)專利： 申請?zhí)枮?01310132567.X的專利涉及一種具有CrAlTiN超晶格涂層的數(shù)控刀具及其制 備方法，包括超細(xì)晶硬質(zhì)合金刀具本體，刀具本體外表面沉積有包括有Ti金屬粘附層、TiN 支持層、CrAIN層與TiN層交替構(gòu)成的多層耐磨層，本發(fā)明能解決現(xiàn)有技術(shù)中的數(shù)控刀具耐 磨性能差，摩擦系數(shù)較高的問題，具有硬度較高并且耐磨性能好、摩擦系數(shù)較低的優(yōu)點，可 以顯著提高刀具的壽命，改善加工部件的表面質(zhì)量。
[0006] 申請?zhí)枮?01410152265.3的專利公開了一種具有超高硬度的基體保護(hù)涂層及制 備方法。所述具有超高硬度的基體保護(hù)涂層為二層的層狀結(jié)構(gòu)，靠近基體的涂層為TiAIN過 渡層，TiAIN過渡層的表面是致密的CrAlTiN四元陶瓷涂層。其制備方法即首先將表面清洗 后的基體在其表面依次采用多弧離子鍍反應(yīng)沉積TiAIN過渡層、CrAlTiN四元陶瓷涂層。本 發(fā)明的具有超高硬度的基體保護(hù)涂層的制備方法具有制備工藝穩(wěn)定、沉積速度快、制備成 本低，且最終CrAlTiN涂層與基體的結(jié)合強度高等優(yōu)點。
[0007] 申請?zhí)枮?01510253841.8的專利公開了一種高硬度CrAlSiN納米復(fù)合結(jié)構(gòu)保護(hù)性 涂層及其制備方法，制備包括如下步驟：（1)基體清洗，然后進(jìn)行離子清洗；（2)CrN過渡層制 備:將步驟(1)處理后的基體送到濺射室進(jìn)行沉積CrN過渡層，Cr靶材由直流陰極控制，沉積 200 - 300nm的CrN過渡層；（3)CrAlSiN層制備:CrAlSi復(fù)合靶材由射頻陰極控制，在CrN過渡 層表面沉積2~4μπι的CrAlSiN納米復(fù)合涂層。本發(fā)明所述涂層不但具有高硬度43.6GPa，而 且具有優(yōu)良的抗高溫氧化性和耐腐蝕能力。
[0008] 申請?zhí)枮?01410436236.X的專利公開了一種含CrAlVN層和CrAlSiN層的復(fù)合涂層 刀具及其制備方法。該復(fù)合涂層刀具包括刀具基體和沉積于刀具基體上的復(fù)合涂層，復(fù)合 涂層包含有一交替沉積所述CrAlVN層和CrAlSiN層的周期性涂層，CrAlVN層和CrAlSiN層共 格外延生長成超點陣結(jié)構(gòu)。制備方法包括將刀具基體進(jìn)行預(yù)處理，然后選擇性沉積過渡層， 再沉積CrAlVN層和CrAlSiN層的周期性涂層，得到復(fù)合涂層刀具。本發(fā)明的復(fù)合涂層刀具具 有自潤滑性、高硬度、高熱性能及低摩擦系數(shù)等優(yōu)點。
[0009] 申請?zhí)枮?01110344681.X的專利公開了一種抗高溫氧化腐蝕性能與優(yōu)異力學(xué)性 能的CrAlSiN梯度涂層新工藝。采用多靶反應(yīng)磁控濺射法在基材表面沉積CrAlSiN梯度涂 層，其制備過程分成連續(xù)四個階段進(jìn)行:第一階段制備Cr梯度涂層;第二階段制備CrAl梯度 涂層;第三階段制備CrAIN梯度涂層;第四階段制備CrAlSiN梯度涂層，再經(jīng)退火處理即可。 本發(fā)明通過合理設(shè)計各元素成分呈梯度變化微結(jié)構(gòu)，使涂層抗氧化溫度達(dá)950°C，硬度值達(dá) 37GPa以上，與基材附著力高于34N，且涂層還具有優(yōu)異的抗熱震、耐磨損等性能。
[0010]申請?zhí)枮?01410044737.3的專利公開了一種TiN/CrAlSiN納米復(fù)合多層涂層及制 備方法。所述TiN/CrAlSiN納米復(fù)合多層涂層由納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的CrAlSiN層和TiN層交替沉 積在基體上形成，靠近基體的一層為TiN層，最上層為納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的CrAlSiN層;所述TiN/ CrAlSiN納米復(fù)合多層涂層厚度為2.0-3.2μπι，所述納米復(fù)合結(jié)構(gòu)的CrAlSiN層厚度為 1.2nm，所述的TiN層厚度為6. Onm。其制備方法包括清洗基體和交替濺射CrAlSiN層和TiN層 等2個步驟。該TiN/CrAlSiN納米復(fù)合多層涂層硬度較高，當(dāng)Si與CrAl的原子比，即Si :CrAl 為5:20時，其硬度高達(dá)39.7GPa。
[0011] 由以上專利文獻(xiàn)分析可知，在現(xiàn)有技術(shù)中，并沒有公開適用于高速切削的高硬度、 高抗氧化性能的CrAlTi SiN保護(hù)性涂層以及制備方法，并且現(xiàn)有技術(shù)的制備方法在制備過 程中能耗較大，成本高和效率較低等缺點。
[0012]

【發(fā)明內(nèi)容】

[0013] 針對現(xiàn)有技術(shù)中的上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層 及其制備方法，所述的這種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層及其制備方法要解決現(xiàn)有技術(shù)中的 刀具保護(hù)性涂層不合適高溫高速切削、干式切削的技術(shù)問題，而且制備過程中能耗較大，成 本高和效率較低的技術(shù)問題。
[0014] 本發(fā)明提供了一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層，所述涂層由0)1、11、51和~元素 組成，其中 〇、六1、11、5丨、_勺原子比為12-16%、20-24%、4-8%、6-10%和48-52%。
[0015] 本發(fā)明還提供了上述的一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，包括如下步 驟： 1) 一個清洗基體的步驟，將經(jīng)打磨鏡面拋光處理后的基體在無水乙醇和丙酮中利用超 聲波清洗5-10min;然后進(jìn)行離子清洗:將樣品裝好后裝入進(jìn)樣室，抽真空后開Ar氣，維持真 空度在2-4Pa，對所述基體進(jìn)行20~40min的離子轟擊，功率為100-120W; 2) -個制備CrN過渡層的步驟，將步驟1)處理后的基體送到濺射室，通過直流電源控制 Cr靶，真空室的本底真空度小于5Xl(T3Pa，濺射氣氛采用Ar和N2的混合氣體，濺射功率為 80-120W，濺射時間為5-10min，進(jìn)行沉積100-200nm的CrN過渡層； 3 )-個制備CrAIN過渡層的步驟，將步驟2 )處理后的基體通過直流電源控制CrAl靶，其 中Cr:Al的原子比為50%:50%，真空室的本底真空度小于5：^10_如，濺射氣氛采用43卩犯的 混合氣體，濺射功率為80-120W，濺射時間為5-10min，進(jìn)行沉積100-200nm的CrAIN過渡層； 4) 一個制備CrAlTiSiN主體涂層的步驟，將步驟3)處理后的基體進(jìn)行沉積，射頻陰極控 制CrAlTiSi復(fù)合靶材，其中Cr、Al、Ti和Si的原子比為28%:44%:12%:16%，真空室的本底真空 度小于5MlO_3Pa，濺射氣氛采用Ar和犯的混合氣體，濺射功率為240-300W，濺射時間為60- 120min，基體沉積時加熱，沉積2-5μηι的CrAlTiSiN主體涂層。
[0016] 進(jìn)一步的，所述基體為金屬、硬質(zhì)合金或陶瓷。
[0017] 進(jìn)一步的，所述CrAIN過渡層是利用Cr和A1的原子比為50%: 50%的CrAl合金靶材制 備。
[0018] 進(jìn)一步的，所述CrAlTiSiN主體涂層是利用Cr、Al、Ti和Si的原子比為28%: 44%: 12%: 16%的Cr A ITi S i復(fù)合靶材制備。
[0019] 進(jìn)一步的，步驟2)、3)和4)中，N2/Ar流量比范圍為1/2-1。
[0020] 進(jìn)一步的，步驟2)、3)和4)中，涂層沉積的氣壓范圍為0.2-0.6Pa。
[0021] 進(jìn)一步的，所述步驟1)中，超聲波的清洗頻率為15-30kHz，所述步驟2)和3)中的氬 氣流量為30_50sccm，氮氣流量為15_25sccm〇
[0022] 進(jìn)一步的，步驟4)中，基體沉積時的加熱溫度范圍200-400°C。
[0023] 本發(fā)明提出的涂層主體是具有0、六1、11、31、~五種元素組成的(>411131咐余層，該 涂層具有Si3N4界面相包裹納米晶粒相的納米復(fù)合結(jié)構(gòu)，同時Cr、Al、Ti的加入使納米晶粒相 的具有較高的固溶強化作用，因此，該涂層不但具有高于40GPa的硬度，而且具有優(yōu)良的高 溫服役性能，可滿足l〇〇〇°C下進(jìn)行服役的高速切削刀具，同時本發(fā)明涉及的涂層制備方法 具有工藝簡單、沉積速度快、成本低、結(jié)合強度高等特點，可作為高溫高速切削、干式切削的 刀具涂層和其他領(lǐng)域的保護(hù)涂層。
【具體實施方式】
[0024] 下面通過具體的實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明，但并不用于限制本
【發(fā)明內(nèi)容】
。
[0025] 本發(fā)明的制備方法中所用到的儀器分別為： JGP-450型多靶雙室磁控濺射系統(tǒng)； M308457超聲波清洗機； 本發(fā)明所采用的測試方法： EDAX能譜儀(EDS)分析成分； D/MAX 2550 VB/PC型X射線衍射儀(XRD)測定物相組成； NANO Indenter G200型納米壓痕儀測量硬度和彈性模量。
[0026]本發(fā)明中涂層在JGP-450型多靶磁控濺射儀上采用反應(yīng)濺射法制備。采用高速鋼、 硬質(zhì)合金等作為基體，經(jīng)丙酮和無水乙醇超聲波清洗后裝入真空室內(nèi)進(jìn)行30min的離子清 洗，然后采用直流或射頻反應(yīng)濺射方法沉積。
[0027] 實施例1 本發(fā)明提出的一種適合于高速切削的CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，包括如 下步驟： (1) 基體清洗 將經(jīng)打磨鏡面拋光處理后的基體在無水乙醇和丙酮中利用超聲波清洗5min;然后進(jìn)行 離子清洗，抽真空后開Ar氣，維持真空度在2Pa，對所述基體進(jìn)行30min的離子轟擊，功率為 100W； (2) CrN過渡層制備 將步驟1)處理后的基體送到濺射室，通過直流電源控制Cr靶，真空室的本底真空度優(yōu) 于5Xl(T3Pa，濺射氣氛采用Ar和犯的混合氣體，直流濺射功率為80W，濺射時間為5min，進(jìn)行 沉積l〇〇nm的CrN過渡層； (3) CrAlN過渡層制備 將步驟2)處理后的基體通過直流電源控制CrAl靶，其中Cr: A1的原子比為50%: 50%，真 空室的本底真空度小于5Xl(T3Pa，濺射氣氛采用Ar和犯的混合氣體，濺射功率為120W，濺射 時間為l〇min，進(jìn)行沉積200nm的CrAIN過渡層； (4) CrAlTiSiN主體涂層制備 將步驟3)處理后的基體進(jìn)行沉積，通過射頻電源控制CrAlTiSi靶，N2氣流量：15s CCm; Ar氣流量:30seem;總氣壓:0.4Pa;溫度:200°C ;射頻電源功率:300W，沉積時間：120min。經(jīng) 分析測試，CrAlTiSiN涂層中〇^1、11、3丨、_勺原子比為12%、23%、8%、7%和50%，獲得涂層硬 度為44.6GPa，涂層厚度為4.6μπι。
[0028] 實施例2 本發(fā)明提出的一種適合于高速切削的CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，包括如 下步驟： (1) 基體清洗 將經(jīng)打磨鏡面拋光處理后的基體在無水乙醇和丙酮中利用超聲波清洗lOmin;然后進(jìn) 行離子清洗，抽真空后開Ar氣，維持真空度在2Pa，對所述基體進(jìn)行30min的離子轟擊，功率 為120W; (2) CrN過渡層制備 將步驟1)處理后的基體送到濺射室，通過直流電源控制Cr靶，真空室的本底真空度優(yōu) 于5X10-3Pa，派射氣氛采用Ar和他的混合氣體，直流濺射功率為100W，派射時間為lOmin，進(jìn) 行沉積200nm的CrN過渡層； (3) CrAlN過渡層制備 將步驟2)處理后的基體通過直流電源控制CrAl靶，其中Cr: A1的原子比為50%: 50%，真 空室的本底真空度小于5Xl(T3Pa，濺射氣氛采用Ar和犯的混合氣體，濺射功率為100W，濺射 時間為lOmin，進(jìn)行沉積180nm的CrAIN過渡層； (4)CrAlTiSiN主體涂層制備 將步驟3)處理后的基體進(jìn)行沉積，通過射頻電源控制CrAlTiSi靶，N2氣流量:2〇SCCm; Ar氣流量:40sccm;總氣壓:0.6Pa;溫度:300 °C ;射頻電源功率:240W，沉積時間：60min。經(jīng)分 析測試，CrAlTiSiN涂層中0^1、1^、3丨川的原子比為16%、22%、7%、7%和48%，獲得涂層硬度 為41.5GPa，涂層厚度為2.4μπι。
[0029] 實施例3 本發(fā)明提出的一種適合于高速切削的CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，包括如 下步驟： (1) 基體清洗 將經(jīng)打磨鏡面拋光處理后的基體在無水乙醇和丙酮中利用超聲波清洗lOmin;然后進(jìn) 行離子清洗，抽真空后開Ar氣，維持真空度在2Pa，對所述基體進(jìn)行30min的離子轟擊，功率 為100W; (2) CrN過渡層制備 將步驟1)處理后的基體送到濺射室，通過直流電源控制Cr靶，真空室的本底真空度優(yōu) 于5Xl(T3Pa，濺射氣氛采用Ar和犯的混合氣體，直流濺射功率為90W，濺射時間為5min，進(jìn)行 沉積l〇〇nm的CrN過渡層； (3) CrAlN過渡層制備 將步驟2)處理后的基體通過直流電源控制CrAl靶，其中Cr: A1的原子比為50%: 50%，真 空室的本底真空度小于5Xl(T3Pa，派射氣氛采用Ar和犯的混合氣體，派射功率為90W，濺射 時間為l〇min，進(jìn)行沉積120nm的CrAIN過渡層； (4) CrAlTiSiN主體涂層制備 將步驟3)處理后的基體進(jìn)行沉積，通過射頻電源控制CrAlTiSi靶，N2氣流量:25s CCm; Ar氣流量:60sccm;總氣壓:0.6Pa;溫度:400 °C ;射頻電源功率:280W，沉積時間：90min。經(jīng)分 析測試，CrAlTiSiN涂層中〇^1、1^、3丨、_勺原子比為12%、20%、8%、9%和51%，獲得涂層硬度 為42.9GPa，涂層厚度為3.9μπι。
[0030] 實施例4 本發(fā)明提出的一種適合于高速切削的CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，包括如 下步驟： (1) 基體清洗 將經(jīng)打磨鏡面拋光處理后的基體在無水乙醇和丙酮中利用超聲波清洗lOmin;然后進(jìn) 行離子清洗，抽真空后開Ar氣，維持真空度在2Pa，對所述基體進(jìn)行30min的離子轟擊，功率 為100W; (2) CrN過渡層制備 將步驟1)處理后的基體送到濺射室，通過直流電源控制Cr靶，真空室的本底真空度優(yōu) 于5X10-3Pa，濺射氣氛采用Ar和N2的混合氣體，直流濺射功率為120W，濺射時間為1 Omin，進(jìn) 行沉積200nm的CrN過渡層； (3) CrAlN過渡層制備 將步驟2)處理后的基體通過直流電源控制CrAl靶，其中Cr: A1的原子比為50%: 50%，真 空室的本底真空度小于5Xl(T3Pa，濺射氣氛采用Ar和犯的混合氣體，濺射功率為120W，濺射 時間為l〇min，進(jìn)行沉積200nm的CrAIN過渡層； (4)CrAlTiSiN主體涂層制備 將步驟3)處理后的基體進(jìn)行沉積，通過射頻電源控制CrAlTiSi靶，N2氣流量：15s CCm; Ar氣流量：50seem;總氣壓:0.5Pa;溫度：350 °C ;射頻電源功率：260W，沉積時間：1 OOmin。經(jīng) 分析測試，CrAlTiSiN涂層中0^1、11、3丨、_勺原子比為15%、21%、8%、8%和48%，獲得涂層硬 度為40.8GPa，涂層厚度為3.5μπι。
[0031] 實施例5 本發(fā)明提出的一種適合于高速切削的CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，包括如 下步驟： (1) 基體清洗 將經(jīng)打磨鏡面拋光處理后的基體在無水乙醇和丙酮中利用超聲波清洗5min;然后進(jìn)行 離子清洗，抽真空后開Ar氣，維持真空度在2Pa，對所述基體進(jìn)行30min的離子轟擊，功率為 100W； (2) CrN過渡層制備 將步驟1)處理后的基體送到濺射室，通過直流電源控制Cr靶，真空室的本底真空度優(yōu) 于5m〇_3Pa，派射氣氛采用Ar和他的混合氣體，直流濺射功率為100W，派射時間為lOmin，進(jìn) 行沉積200nm的CrN過渡層； (3) CrAlN過渡層制備 將步驟2)處理后的基體通過直流電源控制CrAl靶，其中Cr: A1的原子比為50%: 50%，真 空室的本底真空度小于5Xl(T3Pa，濺射氣氛采用Ar和犯的混合氣體，濺射功率為100W，濺射 時間為5min，進(jìn)行沉積120nm的CrAIN過渡層； (4) CrAlTiSiN主體涂層制備 將步驟3)處理后的基體進(jìn)行沉積，通過射頻電源控制CrAlTiSi靶，N2氣流量:25s CCm; Ar氣流量:40seem;總氣壓:0.2Pa;溫度：250 °C ;射頻電源功率：240W，沉積時間：120min。經(jīng) 分析測試，CrAlTiSiN涂層中〇^1、11、3丨、_勺原子比為12%、22%、8%、8%和50%，獲得涂層硬 度為43. lGPa，涂層厚度為2.9μπι。
[0032] 實施例6 本發(fā)明提出的一種適合于高速切削的CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，包括如 下步驟： (1) 基體清洗 將經(jīng)打磨鏡面拋光處理后的基體在無水乙醇和丙酮中利用超聲波清洗lOmin;然后進(jìn) 行離子清洗，抽真空后開Ar氣，維持真空度在2Pa，對所述基體進(jìn)行30min的離子轟擊，功率 為100W; (2) CrN過渡層制備 將步驟1)處理后的基體送到濺射室，通過直流電源控制Cr靶，真空室的本底真空度優(yōu) 于5m(T3Pa，濺射氣氛采用Ar和犯的混合氣體，直流濺射功率為80W，濺射時間為5min，進(jìn)行 沉積l〇〇nm的CrN過渡層； (3) CrAlN過渡層制備 通過直流電源控制CrAl靶，濺射氣氛采用Ar和他的混合氣體，濺射功率為100W，濺射時 間為5min，進(jìn)行沉積lOOnm的CrAIN過渡層； (4) CrAlTiSiN主體涂層制備 將步驟3)處理后的基體進(jìn)行沉積，通過射頻電源控制CrAlTiSi靶，N2氣流量:2〇SCCm; Ar氣流量:50sccm;總氣壓:0.6Pa;溫度:200°C ;射頻電源功率:280W，沉積時間：lOOmin。經(jīng) 分析測試，CrAlTiSiN涂層中0^1、11、31、_勺原子比為13%、21%、7%、8%和51%，獲得涂層硬 度為40.8GPa，涂層厚度為4. Ιμπι。
[0033]以上所述僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應(yīng)當(dāng)指出，對于本技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人 員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進(jìn)和潤飾，這些改進(jìn)和潤飾也應(yīng) 視為本發(fā)明的保護(hù)范圍。
【主權(quán)項】
1. 一種化AlTiSiN刀具保護(hù)性涂層，其特征在于：所述涂層由Cr、Al、Ti、Si和N元素組 成，其中化、41、11、51、加勺原子比為12-16%、2〇-24%、4-8%、6-10%和48-52〇/〇。2. 權(quán)利要求1所述的一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，其特征在于包括如下 步驟： 1) 一個清洗基體的步驟，將經(jīng)打磨鏡面拋光處理后的基體在無水乙醇和丙酬中利用超 聲波清洗5-lOmin;然后進(jìn)行離子清洗:將樣品裝好后裝入進(jìn)樣室，抽真空后開Ar氣，維持真 空度在2-4Pa，對所述基體進(jìn)行20~40min的離子轟擊，功率為100-120W; 2) -個制備CrN過渡層的步驟，將步驟1)處理后的基體送到瓣射室，通過直流電源控制 Cr祀，真空室的本底真空度小于5Xl〇-3Pa，瓣射氣氛采用Ar和化的混合氣體，瓣射功率為 80-120W，瓣射時間為5-lOmin，進(jìn)行沉積100-200nm的CrN過渡層； 3) -個制備化A1N過渡層的步驟，將步驟2)處理后的基體通過直流電源控制CrAl祀，其 中化:A1的原子比為50%: 50%，真空室的本底真空度小于燃1〇-中曰，瓣射氣氛采用Ar和化的 混合氣體，瓣射功率為80-120W，瓣射時間為5-lOmin，進(jìn)行沉積100-200nm的CrAlN過渡層； 4) 一個制備化AlTiSiN主體涂層的步驟，將步驟3)處理后的基體進(jìn)行沉積，射頻陰極控 制化AlTiSi復(fù)合祀材，其中化、Al、Ti和Si的原子比為28%:44%:12%:16%，真空室的本底真空 度小于燃l(T3Pa，瓣射氣氛采用Ar和化的混合氣體，瓣射功率為240-300W，瓣射時間為60- 120min，基體沉積時加熱，沉積2-5WI1的CrA 口 iSiN主體涂層。3. 如權(quán)利要求1所述的一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，其特征在于:所述 基體為金屬、硬質(zhì)合金或陶瓷。4. 如權(quán)利要求1所述的一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，其特征在于:所述 CrAlN過渡層是利用化和A1的原子比為50%: 50%的CrAl合金祀材制備。5. 如權(quán)利要求1所述的一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，其特征在于:所述 CrAlTiSiN主體涂層是利用Cr、Al、Ti和Si的原子比為28%:44%:12%:16%的化411151復(fù)合祀 材制備。6. 如權(quán)利要求1所述的一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，其特征在于:步驟 2)、3)和4)中，N2/Ar流量比范圍為1/2-1。7. 如權(quán)利要求1所述的一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，其特征在于:步驟 2)、3)和4)中，涂層沉積的氣壓范圍為0.2-0.6Pa。8. 如權(quán)利要求1所述的一種CrAlTiSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，其特征在于:所述 步驟1)中，超聲波的清洗頻率為15-30k化，所述步驟2)和3)中的氣氣流量為30-50sccm，氮 氣流量為15-25sccm。9. 如權(quán)利要求1所述的一種CrA 口 iSiN刀具保護(hù)性涂層的制備方法，其特征在于：步驟 4)中，基體沉積時的加熱溫度范圍200-400°C。
【文檔編號】C23C14/06GK105839054SQ201610347127
【公開日】2016年8月10日
【申請日】2016年5月24日
【發(fā)明人】張亞樑, 李偉
【申請人】上海都浩真空鍍膜技術(shù)有限公司