[發明專利](Ti;Al;Zr)N多組元復合涂層、具有該復合涂層的梯度超細硬質合金刀具及其制備方法

有效

• 申請號: 201610083506.2
• 申請日: 2016-02-11
• 公開（公告）號: CN105586572B
• 公開（公告）日: 2018-06-15
• 發明（設計）人: 伍尚華;陳健;鄧欣;劉偉;劉汝德;陳少華
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/06
• 代理公司: 北京科億知識產權代理事務所(普通合伙) 11350
• 代理人: 趙蕊紅

1.一種具有(Ti,Al,Zr)N多組元復合涂層的梯度超細硬質合金刀具，其特征在于：

由刀具基體和設置于刀具基體上的(Ti,Al,Zr)N多組元復合涂層構成；

所述刀具基體包括正常組織層、富鈷過渡層和貧鈷富立方相層，所述正常組織層、富鈷過渡層和貧鈷富立方相層按照從內而外的順序依次排列；

所述(Ti,Al,Zr)N多組元復合涂層包括用于沉積于貧鈷富立方相層表面作為過渡層的TiAlN層和沉積于過渡層上作為功能層的(Ti,Al,Zr)N層；

所述正常組織層的厚度大于2mm,所述富鈷過渡層的厚度為20-100微米；所述貧鈷富立方相層的厚度為20-50 微米；

所述功能層的厚度為10-30微米，所述過渡層厚度為0.1-2微米；所述(Ti,Al,Zr)N多組元復合涂層通過多弧離子鍍工藝制備而成；

(Ti,Al,Zr)N多組元復合涂層的具體制備過程如下：

（1）刀具基體及靶材清洗

對真空室進行加熱和抽真空，在腔室溫度達到400-500℃、真空度為1.50×10^-2 -2.0×10^-2Pa時通入高純度的Ar氣，在Ar氣流量為250-300SCCM時保持壓強為1.5-2.5 Pa，利用Ar離子輝光清洗安裝于旋轉臺上的刀具基體25-40min；

保持旋轉臺以2-5rpm的轉速旋轉，抽真空至10^-3 Pa時，在刀具基體上加占空比為45-50% 、脈沖偏壓-1000V，將Ti靶和Al靶通入80-100A的電流進行燒靶，然后將兩個AlTi合金靶通入70-90A電流燒靶進行燒靶，完成對靶材的清洗；

（2）高能鈦離子轟擊刀具基體

在脈沖偏壓?250至-150 V、占空比90%、工作壓強0.5-0.8 Pa、N₂流量180-250 SCCM 的條件下，在Ti靶通入60-80A電流，在溫度380-420℃利用高能金屬Ti離子轟擊刀具基體3-8min，粗化基體表面；

（3）沉積TiAlN層

在Ti金屬離子轟擊刀具基體后，在脈沖偏壓?180至?130 V、占空比為 90%、工作壓強為0.5-0.8Pa、N₂流量為220-280 SCCM的條件下， Ti靶通入60-90A電流，沉積15-30min制備得到作為過渡層的TiAlN層；

（4）沉積功能層

在脈沖偏壓-50V～-200V、占空比為 90%、壓強1.5Pa～3.0Pa的調節下，對Zr靶通 70-90A電流、AlTi合金靶通60A～90A電流，在溫度400 ℃下沉積時間35-50 min得到(Ti,Al,Zr)N層。