[發(fā)明專利]ZrNbC/ZrNbCN疊層涂層刀具及其制備工藝

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710532641.5
• 申請日: 2017-07-03
• 公開（公告）號: CN107177825B
• 公開（公告）日: 2019-08-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋文龍;張利;王首軍;張璇
• 申請（專利權(quán)）人: 濟寧學(xué)院
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/02;C23C14/06
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標(biāo)代理有限公司 37212
• 代理人: 蔡紹強

1.一種ZrNbC/ZrNbCN疊層涂層刀具，其特征在于：刀具基體材料為高速鋼、工具鋼、模具鋼、硬質(zhì)合金、陶瓷、金剛石、立方氮化硼中的一種，所述涂層自內(nèi)到外依次為：Ti過渡層、ZrNbC涂層與ZrNbCN涂層交替的復(fù)合疊層結(jié)構(gòu)，最外層為ZrNbCN涂層；

其沉積方式為采用非平衡磁控濺射+中頻磁控濺射復(fù)合鍍膜方法，沉積時使用2個非平衡磁控濺射ZrNbC復(fù)合靶，2個中頻磁控濺射Ti靶：首先采用中頻磁控濺射沉積Ti過渡層，然后采用非平衡磁控濺射方法交替沉積ZrNbC涂層與ZrNbCN涂層，最外層為ZrNbCN涂層；其中非平衡磁控濺射ZrNbC復(fù)合靶中包含重量分數(shù)為60-80wt％的Zr、10-20wt％的Nb和10-20wt％的C；

其制備工藝為：

(1)對刀具基體表面前處理：首先將刀具基體表面拋光，然后依次放入酒精和丙酮中，超聲清洗各40min吹風(fēng)干燥充分后迅速放入鍍膜機，抽真空至7.0×10^-3Pa，加熱至260℃，保溫35min；

(2)對刀具基體表面離子清洗：通Ar氣，調(diào)其壓力為1.2Pa，開啟偏壓電源，電壓500V，占空比0.4，輝光放電清洗30min；降低偏壓至400V，占空比0.3，開啟離子源離子清洗30min，開啟中頻磁控濺射Ti靶電源，調(diào)Ti靶電流30A，偏壓300V，占空比0.2，離子轟擊2～3min；

(3)在刀具基體表面沉積Ti過渡層：調(diào)Ar氣壓0.7～0.8Pa，偏壓降至210V，中頻磁控濺射Ti靶電流35A，沉積溫度200℃，沉積Ti過渡層4～5min；

(4)采用中頻磁控濺射在Ti過渡層上沉積ZrNbC涂層：調(diào)Ar氣壓0.8～0.9Pa，偏壓調(diào)至160V，沉積溫度210℃，開啟非平衡磁控濺射ZrNbC復(fù)合靶電流35A，沉積ZrNbC涂層2～3min；

(5)采用非平衡磁控濺射在ZrNbC涂層上沉積ZrNbCN涂層：開啟N₂，N₂氣壓為1.2Pa，調(diào)Ar氣壓0.7～0.8Pa，偏壓180V，非平衡磁控濺射ZrNbC復(fù)合靶電流40A，沉積溫度210℃，復(fù)合沉積ZrNbCN涂層2～3min，沉積完成后關(guān)閉N₂；

(6)采用非平衡磁控濺射在ZrNbCN涂層上沉積ZrNbC涂層：調(diào)Ar氣壓0.8～0.9Pa，偏壓調(diào)至160V，沉積溫度210℃，開啟非平衡磁控濺射ZrNbC復(fù)合靶電流35A，沉積ZrNbC涂層2～3min；

(7)重復(fù)(5)、(6)、(5)…(5)，交替沉積ZrNbCN涂層、ZrNbC涂層、ZrNbCN涂層···ZrNbCN涂層，最外層為ZrNbCN涂層，共沉積80min：

(8)后處理：關(guān)閉各靶電源、離子源及氣體源，涂層結(jié)束。