[發明專利]高速鋼切削刀具表面Zr/MaN復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201210591165.1
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103057204A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 趙海波;鮮廣;梁紅櫻;梁雅庭;杜浩;王輝
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B32B15/04
• 分類號: B32B15/04;B32B9/04;C23C14/35;C23C14/06;C23C14/16
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 唐麗蓉

1.一種高速鋼切削刀具表面Zr/MaN復合涂層，該復合涂層為二層，從刀具表面依次向外分別為Zr過渡層和MaN層，其中Zr過渡層的厚度為100～200nm；MaN層的厚度為2～5μm，其組織結構為納米晶結構，在X射線衍射的TiN（111）面衍射強度為385，在X射線衍射的AlN（111）面衍射強度為0。?

2.根據權利要求1所述的高速鋼切削刀具表面Zr/?MaN復合涂層，該復合涂層MaN層中的Ma為（Ti,Al），其復合涂層表面的硬度為22~44GPa，壓痕等級為1~2級。

3.一種權利要求1所述高速鋼切削刀具表面Zr/?MaN復合涂層的制備方法，該方法是先將待鍍制的高速鋼切削刀具清洗干燥后，置于鍍膜室內按以下工藝步驟和條件進行鍍制：

1）先對鍍膜室抽真空至5.0×10^-3Pa，然后通入氬氣，使鍍膜機內總壓強為3×10^-1～4.5×10^-1Pa，并控制功率7~10KW，對待鍍制刀具加熱45～150min；

2）在壓強1.5×10^-1～2.0×10^-1Pa的氬氣保護下，控制刀具直流偏壓-100~-200V，脈沖偏壓-500~-800V，用功率為4~6KW的等離子清洗待鍍制刀具15～30min；

3）在壓強1.5×10^-1～2.0×10^-1Pa的氬氣保護下，控制直流偏壓-100~-200V，用功率為4~6KW的等離子清洗待鍍制刀具15～30min；

4）在氬氣保護下，用等離子增強源加熱，以Zr作為蒸發源進行鍍制；

5）在氬氣保護下，維持等離子增強源運行，并用中頻反應磁控濺射Ma復合合金材料，同時通入氮氣進行反應鍍制，然后冷卻即可。

4.根據權利要求3所述的高速鋼切削刀具表面Zr/?MaN復合涂層的制備方法，該方法中第4）步以Zr作為蒸發源鍍制的具體工藝條件為：

在壓強為1.0×10^-1～1.5×10^-1Pa氬氣保護下，用功率7.5～10KW的等離子增強源加熱Zr蒸發源，控制直流偏壓-100~-200V，脈沖偏壓-300~-500V下鍍制8～15min。

5.根據權利要求3或4所述的高速鋼切削刀具表面Zr/?MaN復合涂層的制備方法，該方法中第5）步濺射Ma復合合金材料鍍制的具體工藝條件為：

用中頻反應磁控濺射濺射Ma復合合金材料，其功率為3～5KW，通入氬氣60~100sccm的同時通入40~70sccm的氮氣，濺射電流為4.0～7.0A，在刀具偏壓-40~-70V鍍制150～300min。

6.根據權利要求3或4所述的高速鋼切削刀具表面Zr/MaN復合涂層的制備方?法，該方法所用Ma復合合金材料即為Ti_XAl_1-X復合合金材料，該復合合金材料按互成90度配置四個，且成分相同，其Ti_XAl_1-X原子比為33~70:30~67，純度均為99.99%。

7.根據權利要求5所述的高速鋼切削刀具表面Zr/MaN復合涂層的制備方法，該方法所用Ma復合合金材料即為Ti_XAl_1-X復合合金材料，該復合合金材料按互成90度配置四個，且成分相同，其Ti_XAl_1-X原子比為33~70:30~67，純度均為99.99%。

8.根據權利要求3或4所述的高速鋼切削刀具表面Zr/MaN復合涂層的制備方法，該方法第5）步刀具鍍膜后的冷卻時間為60～120min。

9.根據權利要求5所述的高速鋼切削刀具表面Zr/MaN復合涂層的制備方法，該方法中第5）步刀具鍍膜后的冷卻時間為60～120min。

10.根據權利要求7所述的高速鋼切削刀具表面Zr/MaN復合涂層的制備方法，該方法中第5）步高速鋼刀具鍍膜后的冷卻時間為60～120min。?