[發明專利]一種涂層

在審

• 申請號: 201811211290.9
• 申請日: 2018-10-17
• 公開（公告）號: CN109234677A
• 公開（公告）日: 2019-01-18
• 發明（設計）人: 劉謀苗;龔學武;王文寶;李軍旗
• 申請（專利權）人: 基準精密工業（惠州）有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/34
• 代理公司: 深圳市賽恩倍吉知識產權代理有限公司 44334
• 代理人: 習冬梅;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渡層，所述打底層、成分過渡層、功能層、表面覆蓋層依次涂覆于基材上，得到涂層工具，所述成分過渡層為成分梯度層，所述成分梯度層同時包含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。

技術領域

本發明涉及機械加工領域，尤其涉及一種涂覆加工工具的涂層。

背景技術

在機械加工領域，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，例如，在鉆削加工應用中，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。硬質涂層通常是指施加在材料表面進行防護的覆蓋層，可以有效地降低各類部件的機械磨損、化學腐蝕及高溫氧化傾向，從而延長其使用壽命。因此，通常在加工工具如鉆頭表面施加一層硬質涂層來提高壽命。傳統的硬質涂層主要包括TiAlN、AlCrN、TiSiN和TiCN等涂層。通過調研發現，傳統的涂層方案在一些應用中，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，但是在沉積過程中容易以柱狀性生長，涂層不夠細膩致密；AlCrN涂層具有較好的抗高溫氧化和抗粘性，但該涂層的熱穩定性和抗沖擊性不足；TiSiN涂層組織細膩，但是應力比較大，高溫耐磨性不足；TiCN涂層摩擦系數低，利于排屑，但是使用溫度較低，在加工不銹鋼時耐磨性明顯表現不足。在公開號為CN103874780A中公開了一種利用HIPIMS在鉆頭上涂覆DLC涂層的方法，因碳與鐵的傾向性問題，該方法難以彌補在鐵系合金鉆削加工中的缺點。另外，有研究者為結合兩類涂層的優點，設計了簡單的多層涂層，但是又引入了層間結合強度低等新的問題。

發明內容

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置了成分過渡層，所述成分過渡層為成分梯度層，所述成分梯度層同時包含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。

進一步地，所述打底層的化學組成為Ti_(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Al元素的原子百分比。

進一步地，所述功能層的化學組成為Ti_pAl_qSi_dN，其中，p+q+d＝1，p、q和d為僅考慮對應平衡元素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。

進一步地，所述功能層的取向擇優系數大于等于1，所述功能層(200)的取向擇優系數大于等于1，由以(200)晶面擇優生長的立方結構氮化鈦組成，在擇優取向(200)晶面上的晶粒度范圍為5～20nm。

進一步地，所述表面覆蓋層的化學組成為Ti_aAl_bSi_cN，其中a+b+c＝1，a、b和c為僅考慮對應平衡元素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。

進一步地，所述打底層、成分過渡層、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：

提供一經過表面處理的基材；

于所述基材上形成所述打底層；