[發明專利]TiMoC/TiMoCN疊層涂層刀具及其制備方法

有效

• 申請號: 201710287967.6
• 申請日: 2017-04-27
• 公開（公告）號: CN107119276B
• 公開（公告）日: 2019-05-07
• 發明（設計）人: 宋文龍;王首軍;張璇
• 申請（專利權）人: 濟寧學院
• 主分類號: C23C28/04
• 分類號: C23C28/04;C23C14/06;C23C14/32;C23C14/35
• 代理公司: 青島發思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 蔡紹強

本發明屬于機械制造金屬切削刀具領域，特別是涉及一種TiMoC/TiMoCN疊層涂層刀具及其制備方法。本發明采用非平衡磁控濺射+電弧鍍的復合鍍膜方法，直接采用TiMoC復合靶作碳源，且沉積溫度控制在300℃以下，可在更為廣泛的刀具或工具基體上制備，所制備的TiMoC/TiMoCN疊層涂層刀具，刀具基體最外層為TiMoCN涂層，刀具基體與TiMoCN涂層間有Ti過渡層，TiMoCN涂層與Ti過渡層之間為TiMoC涂層與TiMoCN涂層交替的復合疊層結構。所制備的TiMoC/TiMoCN疊層涂層刀具綜合了TiMoCN超硬碳氮化合物涂層、TiMoC超硬碳化物涂層及疊層結構的優點，可明顯改善傳統碳氮化合物涂層刀具的物理機械性能；同時，TiMoC/TiMoCN疊層復合結構通過疊層之間的界面可減緩涂層裂紋擴展，所述TiMoC/TiMoCN疊層復合涂層刀具可廣泛應用于各種材料的干切削和高速加工。

技術領域

本發明屬于機械制造金屬切削刀具領域，特別是涉及一種TiMoC/TiMoCN疊層涂層刀具及其制備方法。

背景技術

近10年來，涂層技術在刀具行業的應用得到了快速普及，涂層刀具已成為切削加工不可缺少的主流刀具。與此同時，隨著切削加工向高速切削、強力切削和干式切削的迅速發展，對涂層刀具的性能提出了更高的要求。TiCN是目前最廣泛使用的三元碳氮化合物涂層，TiCN涂層由于兼具TiC的高硬度和TiN的良好韌性，顯著提高了其摩擦磨損性能(Jinlong Li,Shihong Zhang，Mingxi Li.Influence ofthe C₂H₂flow rate on gradientTiCN films deposited by multi-arc ion plating[J].Applied Surface Science,2013(283):134-144.)，已廣泛應用于銑削、攻牙、沖壓、成型及滾齒的加工，在高速切削時比普通硬質合金刀具的耐磨性高5-8倍。中國專利“汽輪機轉子輪槽銑刀表面TiCN多層復合涂層制備方法”(專利號201510564738.5)利用Ti、氮氣(N₂)與乙炔氣體(C₂H₂)在450℃沉積溫度下合成了TiCN涂層銑刀，解決了26NiCrMov145材料轉子加工難題。

TiCN涂層雖然具有高硬度、低摩擦系數的優點，但同時因其熱穩定性和紅硬性較差，僅適合應用于低速切削或具有良好冷卻條件的場合，需要對傳統TiCN涂層結構和制備方法進行改進。目前，多元化是材料改善力學性能、耐蝕性和耐磨性的有效途徑，通過制備多元復合涂層，既可提高涂層與基體的結合強度，又兼顧多種單涂層的綜合性能，顯著提高涂層刀具的性能。

目前TiCN等碳氮化合物主要通過化學氣相沉積技術(CVD)等技術制備，即通過TiCl₄(或Ti靶)、CH₄(或C₂H₂)以及N₂等氣體反應生成，沉積溫度通常超過400℃，對基體產生不利影響，同時氣體碳源容易對涂層設備造成污染，制約了其廣泛應用。

層狀復合材料是近幾年發展起來的材料增強增韌新技術，這種結構是通過模仿貝殼而來，因此又叫仿生疊層復合材料。自然界中貝殼的珍珠層是一種天然的層狀結構材料，其斷裂韌性卻比普通單一均質結構高出3000倍以上。因此，通過模仿生物材料結構形式的層間設計，制備出的疊層復合涂層可以提高目前碳氮化合物涂層的韌性、穩定性及減摩耐磨性等綜合性能。

發明內容

針對現有碳氮化合物涂層刀具性能及制備方法的不足，結合層狀復合材料結構的優點本發明目的在于提供一種TiMoC/TiMoCN疊層涂層刀具及其制備方法。

本發明所述的TiMoC/TiMoCN疊層涂層刀具，刀具基體最外層為TiMoCN涂層，刀具基體與TiMoCN涂層間有Ti過渡層，TiMoCN涂層與Ti過渡層之間為TiMoC涂層與TiMoCN涂層交替的復合疊層結構。