[發(fā)明專利]具有復合涂層的機械部件及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910018282.0
• 申請日: 2019-01-09
• 公開（公告）號: CN109763093A
• 公開（公告）日: 2019-05-17
• 發(fā)明（設計）人: 沈學忠;賀林青;溫振偉;李慶超
• 申請（專利權）人: 納獅新材料（浙江）有限公司
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/32;C23C14/16
• 代理公司: 北京律盟知識產權代理有限責任公司 11287
• 代理人: 林斯凱

本申請涉及了一種具有復合涂層的機械部件及其制備方法。所述機械部件包括：基體、結合層、過渡層、交替層及功能層。所述結合層形成在所述基體的至少一部分表面上，其中所述結合層的材質包含TiN、CrN中的任一種；所述過渡層形成在所述結合層上，其中所述過渡層的材質為AlTiCrN；所述交替層形成在所述過渡層上，其中所述交替層包括依序交替堆疊的第一金屬陶瓷層及第二金屬陶瓷層，其中所述第一金屬陶瓷層的材質為TiSiYN，所述第二金屬陶瓷層的材質為AlTiCrN；及所述功能層形成在所述交替層上，其中所述功能層的材質為TiSiYN。本申請的具有所述復合涂層的機械部件具有良好的熱穩(wěn)定性能、硬度和韌性，從而大幅度地提高機械加工效率及使用壽命。

技術領域

本申請的實施例涉及復合涂層技術領域，更具體地，涉及用于機械部件的復合涂層。

背景技術

在工業(yè)中，高難度加工材料的使用越來越頻繁，普通機械部件已經不能滿足新的使用要求，鍍層的作用得到人們的密切關注和研究。通過物理或化學方法在基體表面沉積一層高硬度、耐磨性能好，高溫熱穩(wěn)定性優(yōu)良的硬質薄膜的方法已經得到廣泛應用。

隨著使用要求的不斷提高，對表面涂層的耐高溫穩(wěn)定性、抗氧化性及機械部件使用壽命提出了越來越高的要求。在干式快速切削過程中，涂層在高溫下容易發(fā)生分解失效，無法實現對機械部件的保護作用，導致機械部件磨損崩刃。通過構造涂層納米多層結構，通過涂層的外延生長模式優(yōu)化涂層生長結構，可以進一步提高涂層的高溫熱穩(wěn)定性、硬度和韌性。

發(fā)明內容

本申請的實施例的目的之一在于提供一種具有復合涂層的機械部件及其制備方法，所述復合涂層具有多層堆疊結構，其中采用物理氣相沉積方法(PVD)使得各涂層由不同合金材料的組成，以增強所述復合涂層對機械部件的結合性、高溫穩(wěn)定性及耐磨損性能，從而使所述機械部件滿足在高強度高應力條件下的切削性能要求。

本申請的一些實施例提供了一種具有復合涂層的機械部件，其包括基體、結合層、過渡層、交替層及功能層。所述結合層形成在所述基體至少一部分的表面上，其中所述結合層的材質包含TiN、CrN中的任一種；所述過渡層形成在所述結合層上，其中所述過渡層的材質為AlTiCrN；所述交替層形成在所述過渡層上，其中所述交替層包括依序交替堆疊的第一金屬陶瓷層及第二金屬陶瓷層，其中所述第一金屬陶瓷層的材質為TiSiYN，所述第二金屬陶瓷層的材質為AlTiCrN；及所述功能層形成在所述交替層上，其中所述功能層的材質為TiSiYN。

根據本申請的一些實施例，所述第一金屬陶瓷層及所述第二金屬陶瓷層中的任一者的層數為50層～100層。

根據本申請的一些實施例，所述第一金屬陶瓷層及所述第二金屬陶瓷層中的任一者的厚度為0.2nm～3nm；并且所述復合涂層的總厚度為1μm～6μm。

根據本申請的一些實施例，所述過渡層及所述第二金屬陶瓷層中除N元素以外其他元素按原子百分比計，包括40％～70％的鋁(Al)、10％～30％的鉻(Cr)及10％～30％的鈦(Ti)。

根據本申請的一些實施例，所述功能層及所述第一金屬陶瓷層中除N元素以外其他元素按原子百分比計，包括75％～90％的鈦(Ti)、10％～20％的硅(Si)及0％～5％的釔(Y)。

根據本申請的一些實施例，所述機械部件為刀具。

本申請的一些實施例提供了一種制備具有復合涂層的機械部件的方法，包括如下步驟：提供基體；采用PVD工藝于所述基體至少一部分的表面上形成結合層，其中所述結合層的材質為包含TiN、CrN中的任一種；采用PVD工藝于所述結合層的表面上形成過渡層，其中所述過渡層的材質為AlTiCrN；采用PVD工藝于所述過渡層的表面上形成交替層，其中所述交替層由第一金屬陶瓷層及第二金屬陶瓷層依序交替堆疊形成，其中所述第一金屬陶瓷層的材質為TiSiYN，所述第二金屬陶瓷層的材質為AlTiCrN；并且采用PVD工藝于所述交替層的表面上形成功能層，其中所述功能層的材質為TiSiYN。