[發明專利]一種適用于硬質合金刀片的復合涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 201811545743.1
• 申請日: 2018-12-17
• 公開（公告）號: CN109468589A
• 公開（公告）日: 2019-03-15
• 發明（設計）人: 毛昌海
• 申請（專利權）人: 艾瑞森表面技術（蘇州）股份有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/08;C23C14/34
• 代理公司: 蘇州華博知識產權代理有限公司 32232
• 代理人: 蘭仙梅

本發明公開了一種適用于硬質合金刀片的復合涂層，其包括Ti_1?x?yAl_xSi_yN底層和以Ti_1?x?yAl_xSi_yN/V₂O₅為調制周期的多周期面層，這樣一來，使得具有該復合涂層的刀片具有優良的高硬度、高耐磨性、高紅硬性以及潤滑性能，且有效地改善了復合涂層與刀片基體之間的結合強度，從而使其具有良好的機械加工性能和使用壽命。

技術領域

本發明涉及一種刀片表面改性技術領域，特別是涉及一種適用于硬質合金刀片的復合涂層及其制備方法。

背景技術

TiAlSiN涂層由于其自身具有高的硬度、高的耐磨性和優異的紅硬性被大規模應用于刀片表面改性領域，從而提高刀片的加工性能以及使用壽命。TiAlSiN涂層的晶體結構和力學性能在很大程度上取決于涂層中的Al含量，當Al含量超過一定含量時，涂層會由單相立方結構向六方結構轉化而使其力學和熱性能下降。另外，在保持涂層為立方結構時，涂層的力學性能和高溫抗氧化性能與涂層中的Al含量和Si含量密切相關，因此，TiAlSiN涂層的成分組成控制非常重要。但是，TiAlSiN涂層的摩擦系數相對較高，會增加涂層工具和被加工材料之間的摩擦磨損并使加工區域的溫度升高，加劇工具的磨損。基于上述原因，亟待技術人員解決上述問題。

發明內容

本發明提供一種適用于硬質合金刀片的復合涂層，該涂層包括一層沉積在刀片基體的Ti_1-x-yAl_xSi_yN底層和具有多層結構的Ti_1-x-yAl_xSi_yN/V₂O₅面層，該涂層綜合了Ti_1-x-yAl_xSi_yN層高硬度和V₂O₅潤滑性能的優點。

在上述本發明的復合涂層技術方案中，研究和試驗表明，上述Ti_1-x-yAl_xSi_yN底層的力學和熱性能與Al含量密切相關，當Al含量超過一定含量時，涂層會由單相立方結構向六方結構轉化而使其硬度和熱性能下降。

在上述本發明的復合涂層技術方案中，研究和試驗表明，上述Ti_1-x-yAl_xSi_yN底層的力學和熱性能與Si含量也密切相關，在保持涂層立方結構前提下，適當增加涂層Si含量也會增加涂層的硬度，但過高的Si含量反而使涂層的硬度降低。此外，Si的加入會降低Al在TiN中的固溶度，促使涂層向六方結構轉化，而使涂層的性能降低。

在上述本發明的復合涂層技術方案中，研究和試驗表明，為了獲得Ti_1-x-yAl_xSi_yN涂層的最優性能，涂層成分的優選范圍為0.3≤x≤0.5，0≤y≤0.2且0.3≤x+y≤0.5。