[發明專利]一種多層納米復合刀具涂層及其制作方法

有效

• 申請號: 201910162657.0
• 申請日: 2019-03-05
• 公開（公告）號: CN110042350B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 郭光宇;陳金海;鐘偉強
• 申請（專利權）人: 科匯納米技術(深圳)有限公司
• 主分類號: C23C14/34
• 分類號: C23C14/34;C23C14/06;C23C14/02
• 代理公司: 廣州市時代知識產權代理事務所(普通合伙) 44438
• 代理人: 楊樹民

本發明公開一種多層納米復合刀具涂層的制作方法，包括以下步驟：1）刀具清洗：保證刀具基體表面干燥、清潔；2）抽真空處理：將刀具基體裝夾在鍍膜設備的轉架上，然后將轉架放置在由Cr靶材、AlTi靶材和AlCrSiW靶材組成的閉合鍍膜設備中，并將真空室抽真空處理，最后打開加熱器升溫；3）離子清洗和離子轟擊：通入氬氣，對刀具基體的表面進行輝光清洗，關閉氬氣，開啟Cr靶材；4）制作底部粘接層：通入氮氣，沉積CrN結合層；5）制作中間耐磨層：關閉Cr靶材，開啟AlTi靶材，表面沉積AlTiN中間層；6）制作混合過渡層：開啟AlCrSiW靶材和AlTi靶材，表面沉積AlCrSiWN及AlTiN混合層；7）制作表面功能層：關閉AlTi靶材，開啟AlCrSiW靶材，表面沉積AlCrSiWN表面層，得到多層納米復合刀具。

技術領域

本發明涉及刀具涂層技術領域，特別是涉及一種多層納米復合刀具涂層及其制作備方法。

背景技術

作為基礎產業的制造業正在發生著革命性的變化，制造技術也已產生了質的變化。尤其近幾年隨著機械工業的迅速發展，機械加工難度愈來愈大，加工精度要求越來越高，在自動線上的復合刀具，既要滿足生產節拍要求，又要具有可靠性和高壽命，要適應發展的需要，就要對傳統的老式的復合刀具進行改革創新，就需要應用新技術、新材料來提高復合加工刀具的使用性能；復合刀具涂層是在強度和韌性較好的硬質合金或高速鋼基體表面上，利用氣相沉積方法涂覆一薄層耐磨性好的難熔金屬或非金屬化合物而制備的。涂層作為一個化學屏障和熱屏障，減少了刀具與工件間的擴散和化學反應，從而減少了基體的磨損。

由于現有的加工材料，因其導熱性差，塑性高，切削粘結嚴重等原因，使得刀具磨損過快，加工效率降低，成本增加。雖然PVD/CVD涂層刀具具有高表面硬度高、高耐磨性、化學性能穩定、摩擦系數小等特性，與未涂層刀具相比，在切削加工時刀具壽命可提高3-5倍以上，成為目前加工這類難加工材料的首選。盡管大部分涂層具有良好切削性能，可有效提高刀具性能，但市場上對于特殊難加工材料的切削加工一直沒有較適合的刀具涂層，高硬度、高耐磨、抗氧化性好、與元素親和性低是切削這類難加工材料刀具涂層的主要需求。

發明內容

本發明的目的之一在于避免現有技術中的不足之處而提供一種多層納米復合刀具涂層的制作方法，該制作方法流程簡單，可制作出多層多元涂層的多層納米復合刀具涂層。

本發明的目的之一通過以下技術方案實現：

一種多層納米復合刀具涂層的制作方法，包括以下步驟：

（1）刀具清洗：首先將刀具基體放入到超聲波清洗機內進行清洗，然后去除的刀具基體表面水分，使得刀具基體表面干燥、清潔；

（2）抽真空處理：首先將完成步驟（1）的刀具基體均勻裝夾在鍍膜設備的轉架上，然后將轉架放置在由Cr靶材、AlTi靶材和AlCrSiW靶材組成的閉合鍍膜設備中，并將真空室進行抽真空處理，最后打開加熱器升溫；

（3）離子清洗和離子轟擊：首先在完成步驟（2）的真空室內通入氬氣，對刀具基體的表面進行輝光清洗，然后關閉氬氣輸入，開啟Cr靶材，對完成步驟（2）的刀具基體進行Cr離子轟擊并提高刀具基體表面的活性；

（4）制作底部粘接層：在完成步驟（3）的真空室內通入氮氣，使得在刀具基體的表面沉積CrN結合層；

（5）制作中間耐磨層：關閉Cr靶材，開啟AlTi靶材，在完成步驟（4）的CrN結合層的表面沉積AlTiN中間層；

（6）制作混合過渡層：開啟AlCrSiW靶材和AlTi靶材，在完成步驟（5）的AlTiN中間層的表面沉積AlCrSiWN及AlTiN混合層；

（7）制作表面功能層：關閉AlTi靶材，開啟AlCrSiW靶材，在完成步驟（6）的AlCrSiWN及AlTiN混合層的表面沉積AlCrSiWN表面層，得到多層納米復合刀具。