[發明專利]一種AlTiN/AlTiYN納米多層刀具涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201810095030.3
• 申請日: 2018-01-31
• 公開（公告）號: CN108330453B
• 公開（公告）日: 2020-12-08
• 發明（設計）人: 王啟民;莫錦君;高則翠;吳正濤;代偉
• 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: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 張燕玲;楊曉松

1.一種AlTiN/AlTiYN納米多層刀具涂層的制備方法，其特征在于包括如下具體步驟：

S1. 刀具基體清洗：將刀具基體拋光處理，然后先后用丙酮、酒精超聲清洗10 ~ 20min，再用氮氣吹干后裝入真空室內；

S2. Ar和金屬離子轟擊：打開加熱器升溫至300~500 ℃，將真空室抽真空至真空度1.0~8.0×10-3 Pa；然后通入200~300 sccm的Ar氣，設置工件支架偏壓-800~-1000V，對腔體進行輝光清洗，轟擊時間10~20 min；再將偏壓降至-600~-800V，點燃AlTi靶，靶材電流60~150A，用高能AlTi金屬陽離子轟擊基體3~15 min，活化金屬基體表面以提高膜-基結合力；

S3. 沉積AlTiN過渡層：將試樣調整在AlTi靶跟前保持不動，再將偏壓調至-80～-120V，通入100～300 sccm的N₂氣，調節氣壓至1.0～3.0 Pa，沉積5～30 min，得到AlTiN過渡層；

S4. 沉積納米多層涂層：通入N₂，調節樣品轉架公轉速度，控制氣壓在1.0~3.0Pa，點燃AlTi靶和AlTiY靶，靶材電流60~150 A，偏壓-60~ -200V，交替沉積AlTiN層和AlTiYN層，沉積時間0.5~2 h，得到AlTiN/AlTiYN功能層；

S5. 關閉電弧電源，待真空室溫度降至室溫，打開真空室取出基體，在基體表面形成的涂層，即為AlTiN/AlTiYN納米多層刀具涂層。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟S4中所述公轉速度為1~ 5 r/min。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟S4中所述AlTi靶的各元素原子百分比為Al：30~70at.%，Ti：20~60 at.%; AlTiY靶的各元素原子百分比為Al：30~70at.%，Ti：20~50 at.%, Y：2~10 at.%。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：步驟S1中所述刀具基體為WC-Co硬質合金刀具。

5.一種由權利要求1-4任一項所述的制備方法得到的AlTiN/AlTiYN納米多層刀具涂層。

6.根據權利要求5所述的AlTiN/AlTiYN納米多層刀具涂層，其特征在于：AlTiN/AlTiYN納米多層刀具涂層包括AlTiN過渡層和AlTiN/AlTiYN功能層，AlTiN/AlTiYN功能層是AlTiN及AlTiYN調制層交替沉積而成；所述AlTiN/AlTiYN納米多層刀具涂層的成分為Al: 20~32at.%、Ti: 10~30 at.%、Y: 1~5 at.%、N: 45~57 at.%。

7.根據權利要求6所述的AlTiN/AlTiYN納米多層刀具涂層，其特征在于：所述AlTiN過渡層的總厚度為0.1~1μm，所述AlTiN/AlTiYN納米多層刀具涂層的總厚度為2~10μm。

8.根據權利要求6所述的AlTiN/AlTiYN納米多層刀具涂層，其特征在于：所述AlTiN調制層的單層厚度為2~20 nm，所述AlTiYN調制層的單層厚度為4~30 nm。