[實(shí)用新型]碳-過渡金屬硼化物復(fù)合涂層和切削工具

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201721828294.2
• 申請(qǐng)日: 2017-12-22
• 公開（公告）號(hào): CN207862436U
• 公開（公告）日: 2018-09-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 唐永炳;蔣春磊;石磊;項(xiàng)磊;孟醒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 深圳先進(jìn)技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): C23C14/06
• 分類號(hào): C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 北京超凡志成知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11371
• 代理人: 李佳

本實(shí)用新型公開了一種碳?過渡金屬硼化物復(fù)合涂層和切削工具，涉及陶瓷涂層技術(shù)領(lǐng)域。碳?過渡金屬硼化物復(fù)合涂層包括：層狀結(jié)構(gòu)設(shè)置的碳摻雜的過渡金屬硼化物層和類金剛石層；沿碳摻雜的過渡金屬硼化物層至類金剛石層的方向，碳摻雜的過渡金屬硼化物層中碳含量梯度遞增。本實(shí)用新型緩解了現(xiàn)有過渡金屬硼化物涂層或摻雜的過渡金屬硼化物涂層耐磨性差、硬度需進(jìn)一步提升以及與基體結(jié)合力差的問題，本實(shí)用新型通過設(shè)置類金剛石層能夠降低涂層接觸面的摩擦系數(shù)，通過梯度式碳摻雜的過渡金屬硼化物層的過渡，使得整個(gè)復(fù)合涂層不僅與基體結(jié)合力好，而且兩層之間的結(jié)合力更強(qiáng)，復(fù)合涂層硬度高，不易脫落。

技術(shù)領(lǐng)域

本實(shí)用新型涉及陶瓷涂層技術(shù)領(lǐng)域，具體而言，涉及一種碳-過渡金屬硼化物復(fù)合涂層和切削工具。

背景技術(shù)

過渡金屬硼化物如ReB₂、IrB_1.1、WB、WB₄、TiB₂、CrB₂等是近年來發(fā)展起來的新一代超硬材料，不僅具有高達(dá)50GPa的硬度，還具有高的熔點(diǎn)、化學(xué)惰性、耐高溫氧化性能以及良好的導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能，而且與鋁合金、鈦合金等有色金屬及合金具有低的化學(xué)親和力，是一種具有應(yīng)用前景的新型超硬涂層材料，有望用于航空航天領(lǐng)域難加工材料的切削加工，以取代目前價(jià)格高昂的PCD及PCBN等進(jìn)口刀具。但是，較高的摩擦系數(shù)影響了過渡金屬硼化物涂層應(yīng)用。

類金剛石涂層(DIAMOND-LIKE CARBON，DLC)是一種在微觀結(jié)構(gòu)上含有金剛石成分的涂層，構(gòu)成DLC的元素為碳，碳原子和碳原子之間以sp3和sp2鍵的形式結(jié)合，由于含有金剛石成分，DLC具有很多優(yōu)良的特性，如高硬度、低摩擦系數(shù)、極好的膜層致密性、良好的化學(xué)穩(wěn)定性以及良好的光學(xué)性能等。

為了提升過渡金屬硼化物涂層的性能，會(huì)在涂層中摻雜一些其他成分或增加其他成分層形成多層結(jié)構(gòu)，目前摻雜的方式均采用均勻摻雜，以固定的摻雜量進(jìn)行摻雜，摻雜后的涂層中不同厚度位置摻雜成分都是均勻分布的，摻雜量過多會(huì)影響硼化物涂層與基體的結(jié)合力，摻雜量過少對(duì)涂層性能提升作用小，容易出現(xiàn)松散、脫落、出現(xiàn)裂紋等情況。CN106086886 A公開了一種自潤滑二硼化鈦TiB₂/類金剛石DLC硬質(zhì)涂層，將TiB₂陶瓷層與DLC周期性相互疊加，得到一種多層結(jié)構(gòu)的TiB₂/DLC硬質(zhì)涂層，涂層硬度較高、摩擦系數(shù)較小，但是這種納米多層結(jié)構(gòu)工藝復(fù)雜，需對(duì)每層涂層厚度進(jìn)行控制，重復(fù)性差，多層復(fù)合后的性能不穩(wěn)定，同時(shí)這種層狀結(jié)構(gòu)層與層之間由不同性能的成分構(gòu)成，層與層之間的結(jié)合力差，易脫落。目前過渡金屬硼化物涂層的硬度、耐磨性、結(jié)合力等綜合性能仍然不能滿足需求。

有鑒于此，特提出本實(shí)用新型。

實(shí)用新型內(nèi)容

本實(shí)用新型的目的之一在于提供一種碳-過渡金屬硼化物復(fù)合涂層，通過設(shè)置類金剛石層能夠降低涂層接觸面的摩擦系數(shù)，通過梯度式碳摻雜的過渡金屬硼化物層的過渡，使得整個(gè)復(fù)合涂層不僅與基體結(jié)合力好，而且兩層之間的結(jié)合力更強(qiáng)，復(fù)合涂層硬度高，不易脫落。

本實(shí)用新型的目的之二在于提供一種包含所述的碳-過渡金屬硼化物復(fù)合涂層的切削工具，具有與上述碳-過渡金屬硼化物復(fù)合涂層相同的優(yōu)勢(shì)。

為了實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

第一方面，提供了一種碳-過渡金屬硼化物復(fù)合涂層，包括：層狀結(jié)構(gòu)設(shè)置的碳摻雜的過渡金屬硼化物層和類金剛石層；

沿所述碳摻雜的過渡金屬硼化物層至所述類金剛石層的方向，所述碳摻雜的過渡金屬硼化物層中碳含量梯度遞增。

優(yōu)選地，在本實(shí)用新型技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，所述碳-過渡金屬硼化物復(fù)合涂層還包括：過渡金屬硼化物層；所述碳摻雜的過渡金屬硼化物層位于所述過渡金屬硼化物層和所述類金剛石層之間。