[發明專利]一種鈦合金切削用復合功能刀具涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201610165058.0
• 申請日: 2016-03-18
• 公開（公告）號: CN105734505B
• 公開（公告）日: 2017-12-29
• 發明（設計）人: 李國建;隋旭東;江陳杰;王凱;王強
• 申請（專利權）人: 東北大學
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/08;C23C14/06
• 代理公司: 沈陽東大知識產權代理有限公司21109
• 代理人: 梁焱

1.一種鈦合金切削用復合功能刀具涂層，其特征在于，包括底層涂層和頂層涂層：

底層涂層：所含元素按原子百分數為，鈦為10～40at.％，鋁為5～20at.％，鉭為2～18at.％，氮為40.16～55at.％，厚度為1～4μm；

頂層涂層：所含元素按原子百分數為，氧為50～78.02at.％，鉭為8～35at.％，厚度為50～1500nm。

2.權利要求1所述的鈦合金切削用復合功能刀具涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1，刀具基體的預處理：

對刀具基體進行濕噴砂處理，清洗后，在80～150℃下烘干5～15min，放入真空室；

步驟2，刀具基體輝光濺射清洗：

當真空室的真空度大于等于3×10^-3Pa時，升溫至350～500℃，向真空室中通入高純Ar氣，調節真空室的壓強為0.5～2Pa，在加脈沖負偏壓500～1000V，占空比20～80％的條件下，輝光濺射清洗15～30min；

步驟3，底層涂層的制備：

沉積條件為：向真空室內通入流量為20～50sccm的N₂氣，同時調節Ar氣流量為30～50sccm，溫度為400～500℃，負偏壓為20～180V，真空度為0.3～0.9Pa；

在上述沉積條件下，采用純度為99.99％的純鈦靶材，沉積厚度為150～300nm的純Ti過渡層；

沉積條件不變，采用方法(1)或方法(2)，制備底層涂層：

(1)采用鈦鋁鉭合金靶材，沉積厚度為1～4μm底層涂層；

(2)采用鈦鋁合金靶材和純鉭靶材共濺射的方法，制備厚度為1～4μm底層涂層；

步驟4，頂層涂層的制備：

底層涂層制備完畢后，關閉N₂氣，向真空室中通入流量為15～50sccm的高純O₂氣，真空度和負偏壓不變，采用純鉭靶材，沉積厚度為50～1500nm的頂層涂層；

步驟5，隨爐降溫至120℃后，取出刀具，常溫冷卻。

3.根據權利要求2所述的鈦合金切削用復合功能刀具涂層的制備方法，其特征在于，所述的步驟1中，濕噴砂處理所用噴砂，成分按質量百分含量為：粒度為400～600目的氧化鋁磨料20～35％，防銹劑1～15％，水50～79％；噴砂壓力0.5～0.8MPa，噴砂時間10～20min；刀具基體清洗過程為：先采用商業成品清洗劑對刀具基體進行清洗至少5min，然后用清水清洗至少5min。

4.根據權利要求2所述的鈦合金切削用復合功能刀具涂層的制備方法，其特征在于，所述的步驟3方法(1)中，鈦鋁鉭合金靶材成分，按原子百分數，鈦為20～70at.％，鋁為5～50at.％，鉭為5～35at.％；步驟3方法(2)中，鈦鋁合金靶材成分，按原子百分數，鈦為20～80at.％，鋁為20～80at.％。