[發(fā)明專(zhuān)利]一種涂層

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201811211290.9
• 申請(qǐng)日: 2018-10-17
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN109234677A
• 公開(kāi)（公告）日: 2019-01-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉謀苗;龔學(xué)武;王文寶;李軍旗
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 基準(zhǔn)精密工業(yè)（惠州）有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): C23C14/06
• 分類(lèi)號(hào): C23C14/06;C23C14/34
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44334
• 代理人: 習(xí)冬梅;薛曉偉

一種涂層，包括打底層、功能層、表面覆蓋層，所述打底層與功能層之間施加特定的成分過(guò)渡層，所述打底層、成分過(guò)渡層、功能層、表面覆蓋層依次涂覆于基材上，得到涂層工具，所述成分過(guò)渡層為成分梯度層，所述成分梯度層同時(shí)包含Ti、Al、Si、N四種元素，其中Al含量隨著距基材表面的距離增大而逐漸減小，Si含量隨著距基材表面的距離增大而逐漸增大。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及機(jī)械加工領(lǐng)域，尤其涉及一種涂覆加工工具的涂層。

背景技術(shù)

在機(jī)械加工領(lǐng)域，加工工具往往要求耐高溫氧化、易排屑、抗沖擊和耐磨等特點(diǎn)，例如，在鉆削加工應(yīng)用中，通常需要鉆頭具有耐高溫氧化、易排屑、抗沖擊和耐磨等特點(diǎn)。硬質(zhì)涂層通常是指施加在材料表面進(jìn)行防護(hù)的覆蓋層，可以有效地降低各類(lèi)部件的機(jī)械磨損、化學(xué)腐蝕及高溫氧化傾向，從而延長(zhǎng)其使用壽命。因此，通常在加工工具如鉆頭表面施加一層硬質(zhì)涂層來(lái)提高壽命。傳統(tǒng)的硬質(zhì)涂層主要包括TiAlN、AlCrN、TiSiN和TiCN等涂層。通過(guò)調(diào)研發(fā)現(xiàn)，傳統(tǒng)的涂層方案在一些應(yīng)用中，例如，在鐵系合金鉆削加工中還存在明顯不足。例如，TiAlN涂層具有良好的抗高溫性能，但是在沉積過(guò)程中容易以柱狀性生長(zhǎng)，涂層不夠細(xì)膩致密；AlCrN涂層具有較好的抗高溫氧化和抗粘性，但該涂層的熱穩(wěn)定性和抗沖擊性不足；TiSiN涂層組織細(xì)膩，但是應(yīng)力比較大，高溫耐磨性不足；TiCN涂層摩擦系數(shù)低，利于排屑，但是使用溫度較低，在加工不銹鋼時(shí)耐磨性明顯表現(xiàn)不足。在公開(kāi)號(hào)為CN103874780A中公開(kāi)了一種利用HIPIMS在鉆頭上涂覆DLC涂層的方法，因碳與鐵的傾向性問(wèn)題，該方法難以彌補(bǔ)在鐵系合金鉆削加工中的缺點(diǎn)。另外，有研究者為結(jié)合兩類(lèi)涂層的優(yōu)點(diǎn)，設(shè)計(jì)了簡(jiǎn)單的多層涂層，但是又引入了層間結(jié)合強(qiáng)度低等新的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

有鑒于此，有必要提供適用于一種適用于加工工具的涂層，以解決上述問(wèn)題。

一種涂層，所述涂層包括打底層、功能層、表面覆蓋層，所述打底層與功能層之間還設(shè)置了成分過(guò)渡層，所述成分過(guò)渡層為成分梯度層，所述成分梯度層同時(shí)包含Ti、Al、Si、N四種元素，其中Al含量隨著距基材表面的距離增大而逐漸減小，Si含量隨著距基材表面的距離增大而逐漸增大。

進(jìn)一步地，所述打底層的化學(xué)組成為T(mén)i_(1-x)Al_xN，x≤0.67或者x≤0.50，其中，x表示僅考慮金屬元素時(shí)Al元素的原子百分比。

進(jìn)一步地，所述功能層的化學(xué)組成為T(mén)i_pAl_qSi_dN，其中，p+q+d＝1，p、q和d為僅考慮對(duì)應(yīng)平衡元素Ti、Al和Si元素的原子百分比，0.30≤q≤0.50，0.02≤d≤0.10；或者0.35≤q≤0.45，0.03≤d≤0.06。

進(jìn)一步地，所述功能層的取向擇優(yōu)系數(shù)大于等于1，所述功能層(200)的取向擇優(yōu)系數(shù)大于等于1，由以(200)晶面擇優(yōu)生長(zhǎng)的立方結(jié)構(gòu)氮化鈦組成，在擇優(yōu)取向(200)晶面上的晶粒度范圍為5～20nm。

進(jìn)一步地，所述表面覆蓋層的化學(xué)組成為T(mén)i_aAl_bSi_cN，其中a+b+c＝1，a、b和c為僅考慮對(duì)應(yīng)平衡元素Ti、Al和Si元素的原子百分比；其中b≤0.67，c≤0.15；或者a＝0.9，b＝0，c＝0.1；或者a＝0.5，b＝0.5，c＝0。

進(jìn)一步地，所述打底層、成分過(guò)渡層、功能層、表面覆蓋層的總厚度為0.1～5μm；及/或，所述打底層、功能層的厚度分別占涂層總厚度的15～20％、55～65％，所述成分過(guò)渡層的厚度占功能層厚度的30～40％。

一種涂層工具，包括一基材和所述涂層，所述涂層形成于所述基材上，形成涂層工具。

一種加工所述涂層的方法，包括以下步驟：

提供一經(jīng)過(guò)表面處理的基材；

于所述基材上形成所述打底層；