[發明專利]一種Hf-AlHfSiN-AlHfNdN復合涂層刀具

在審

• 申請號: 201910965717.2
• 申請日: 2019-10-10
• 公開（公告）號: CN111254384A
• 公開（公告）日: 2020-06-09
• 發明（設計）人: 吳澤;邢佑強;劉磊;鮑航
• 申請（專利權）人: 東南大學
• 主分類號: C23C14/02
• 分類號: C23C14/02;C23C14/18;C23C14/06;C23C14/32;C23C14/35
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本發明屬于刀具涂層材料技術領域，涉及一種Hf?AlHfSiN?AlHfNdN復合涂層刀具。該刀具基體材料可以是高速鋼、硬質合金、陶瓷等材料，刀具表面涂層由內至外依次為Hf過渡層、AlHfSiN硬涂層、AlHfNdN耐熱層。該涂層過渡層與刀具基體結合牢固，涂層硬度高，最外層涂層熱穩定性優異，具有良好的耐磨、耐熱特點。該刀具可廣泛應用于難加工金屬材料的切削加工，可有效改善刀具使用壽命和加工精度，提高切削加工效率。

技術領域

本發明涉及一種Hf-AlHfSiN-AlHfNdN復合涂層刀具，屬于刀具涂層材料技術領域。

背景技術

機械制造業為整個國民經濟提供技術裝備，是國民經濟和社會發展以及國防建設的物質基礎，其發展水平是國家綜合實力的重要標志。切削加工技術是機械制造業中應用最廣泛的基礎技術，而切削刀具技術的進步則是切削加工技術快速發展的關鍵。近年來，為滿足干切削、高速切削等對切削刀具提出的新的要求，金屬切削工具行業在不斷嘗試開發新型耐磨刀具材料、刀具涂層以及開展刀具幾何結構的優化設計，這些方法均在一定程度上解決了限制切削技術發展的瓶頸問題。在這些方法中，其中以涂層的適用性最為廣泛，但涂層與基體材料之間的結合問題成為了制約其性能發揮的一大因素，尤其是涂層與刀具基體結合部分的過渡層的結合性能至關重要；另外，切削熱引起的切削高溫容易導致涂層的失效，尤其是涂層不同成分的熱膨脹系數的差異會導致硬質涂層破損。為此，開發新型的高結合強度、耐熱的硬質涂層刀具對促進涂層刀具應用范圍的擴大以及切削加工技術的進步將具有重要意義。

中國專利“申請號：201710532821.3”報道了AlNbCN多元梯度復合涂層刀具及其制備方法，該發明通過采用中頻磁控濺射和多弧鍍的復合方法在刀具基體表面依次沉積Ti過渡層、AlNbC過渡層、含氮量梯度漸變的AlNbCN涂層，該刀具具備較高的硬度和強度。中國專利“申請號：201710532803.5”報道了SiNbC/SiNbCN疊層復合涂層刀具及其制備工藝，該發明通過非平衡磁控濺射和電弧離子鍍的方法在刀具基體表面交替沉積所述兩種復合涂層，該刀具具備良好的物理機械性能，可應用于多種金屬材料的精加工和半精加工。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術的不足，提供一種Hf-AlHfSiN-AlHfNdN復合涂層刀具，進一步提高涂層膜基結合強度和涂層耐熱性能。

本發明的一種Hf-AlHfSiN-AlHfNdN復合涂層刀具，刀具基體材料可以是高速鋼、硬質合金、陶瓷等材料，刀具表面涂層由內至外依次為Hf過渡層、AlHfSiN硬涂層、AlHfNdN耐熱層，Hf過渡層、AlHfSiN硬涂層、AlHfNdN耐熱層的厚度依次為0.5～0.8μm、0.8～1.5μm、0.6～1.0μm。

本發明提出了一種新型的Hf-AlHfSiN-AlHfNdN復合涂層刀具。相比現有的常規氮化鈦基涂層，本發明的新型復合涂層具有更高的硬度，且金屬鉿作為過渡層相比傳統的鈦過渡層更為致密，膜基界面結合強度提高；該發明的涂層的最外層中的金屬釹元素具有高溫穩定性，能顯著提升涂層的耐高溫沖擊性能。本發明的一種Hf-AlHfSiN-AlHfNdN復合涂層刀具可廣泛應用于難加工金屬材料的切削加工，可有效改善刀具使用壽命和加工精度，提高切削加工效率。

具體實施方式

下面通過具體實施例對本發明作進一步詳述，以下實施例只是描述性的，不是限定性的，不能以此限定本發明的保護范圍。

一種Hf-AlHfSiN-AlHfNdN復合涂層刀具，刀具基體材料是氧化鋁陶瓷材料，刀具表面涂層由內至外依次為Hf過渡層、AlHfSiN硬涂層、AlHfNdN耐熱層，Hf過渡層、AlHfSiN硬涂層、AlHfNdN耐熱層的厚度依次為0.6μm、1.2μm、1.0μm。該涂層的制備采用磁控濺射結合多弧離子鍍的PVD方法逐層制備。