[發(fā)明專利]具有硬質(zhì)涂層的被覆件及其制備方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201110020359.1
• 申請日: 2011-01-17
• 公開（公告）號(hào): CN102586732A
• 公開（公告）日: 2012-07-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張新倍;陳文榮;蔣煥梧;陳正士;彭立全
• 申請（專利權(quán)）人: 鴻富錦精密工業(yè)（深圳）有限公司;鴻海精密工業(yè)股份有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/06
• 分類號(hào): C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種具有硬質(zhì)涂層的被覆件及該被覆件的制備方法。

背景技術(shù)

高切削速度、高進(jìn)給速度、高可靠性、高精度和長壽命是目前刀具的發(fā)展方向，而不用或少用冷卻液的干式切削技術(shù)，由于效率高，對環(huán)境污染小，正逐步成為切削技術(shù)發(fā)展的主流。但是這些技術(shù)對刀具涂層的性能提出了更高的要求，尤其是長時(shí)間的干式切削將導(dǎo)致刀具與被切削件接觸溫度迅速升至600-800℃以上，這些苛刻的條件要求涂層同時(shí)具有高硬度、低摩擦系數(shù)及優(yōu)異的高溫抗氧化性能。目前商業(yè)化較為成功的刀具涂層是TiAlN涂層，該涂層具有較好的高溫抗氧化性能，能較大程度提高刀具表面硬度和耐磨性能。但是，普通的TiAlN涂層的HV硬度難以超過30GPa，抗氧化溫度為800℃以下，已經(jīng)不能很好的滿足某些較高硬度材料的切削加工。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供一種具有具有硬質(zhì)涂層的被覆件，該被覆件具有較高硬度、耐磨損及優(yōu)良的高溫抗氧化性能。

另外，還有必要提供一種上述被覆件的制備方法。

一種具有硬質(zhì)涂層的被覆件，包括硬質(zhì)基體及形成于該基體上的結(jié)合層，該被覆件還包括形成于該結(jié)合層上的納米硬質(zhì)涂層，該納米硬質(zhì)涂層包括多層TiAlN層和多層SiN層，所述TiAlN層和SiN層交替堆疊，該納米硬質(zhì)涂層經(jīng)交替沉積所述TiAlN層和SiN層后進(jìn)行氮化熱處理制得。

一種具有硬質(zhì)涂層的被覆件的制備方法，包括以下步驟：

提供硬質(zhì)基體；

提供一磁控濺射設(shè)備，將該硬質(zhì)基體放入該磁控濺射設(shè)備的轉(zhuǎn)架上，在該磁控濺射設(shè)備的真空室內(nèi)相對設(shè)置鈦鋁合金靶及硅靶；

開啟鈦鋁合金靶，在硬質(zhì)基體上濺射一結(jié)合層；

同時(shí)開啟鈦鋁合金靶和硅靶，以氮?dú)鉃榉磻?yīng)氣體，在結(jié)合層上交替濺射多層TiAlN層和多層SiN層，以形成納米硬質(zhì)涂層，該TiAlN層和該SiN層交替堆疊；

在氮?dú)鈿夥障聦υ摷{米硬質(zhì)涂層進(jìn)行氮化熱處理。

本發(fā)明的具有硬質(zhì)涂層的被覆件包括納米硬質(zhì)涂層，該交替堆疊經(jīng)交替沉積多層TiAlN層和多層SiN層后進(jìn)行氮化熱處理制得。由于SiN層自身具有很高的硬度和耐磨性能，加之交替堆疊的TiAlN層和SiN層之間存在多晶超晶格硬化效應(yīng)，使得納米硬質(zhì)涂層整體具有較高的硬度。而且，該納米硬質(zhì)涂層經(jīng)過氮化熱處理后，將沉積過程中沒來得及反應(yīng)的金屬粒子進(jìn)一步氮化，進(jìn)一步提高了涂層的整體硬度和耐磨性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明較佳實(shí)施例的被覆件的剖視示意圖。

圖2為本發(fā)明較佳實(shí)施例的被覆件的制備方法中所用磁控濺射設(shè)備示意圖。

主要元件符號(hào)說明

被覆件??????????????10

硬質(zhì)基體????????????20

結(jié)合層??????????????30

納米硬質(zhì)涂層????????40

TiAlN層?????????????42

SiN層???????????????44

磁控濺射設(shè)備????????1

真空室??????????????2

真空泵????????????3

轉(zhuǎn)架??????????????4

鈦鋁合金靶????????5

硅靶??????????????6

氣源通道??????????7

具體實(shí)施方式

請參閱圖1，本發(fā)明較佳實(shí)施例具有硬質(zhì)涂層的被覆件10包括硬質(zhì)基體20、形成于硬質(zhì)基體20上的結(jié)合層30、形成于結(jié)合層30上的納米硬質(zhì)涂層40。

該硬質(zhì)基體20的材質(zhì)可以為高速鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、不銹鋼、鎂合金及鋁合金等。

該結(jié)合層30為一鈦鋁合金層，該結(jié)合層30中鈦原子與鋁原子個(gè)數(shù)比大約為1∶1。該結(jié)合層30的厚度可為0.05～0.2μm，優(yōu)選為0.1μm，其用于提高納米硬質(zhì)涂層40與硬質(zhì)基體20之間的結(jié)合力。