[發明專利]一種硬質合金刀片的AlCrNbSiTiBN基納米復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202010147221.7
• 申請日: 2020-03-05
• 公開（公告）號: CN111321381B
• 公開（公告）日: 2021-01-01
• 發明（設計）人: 楊兵;劉琰;李敬雨;陳燕鳴;郭嘉琳
• 申請（專利權）人: 武漢大學
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/06;C23C14/02;C23C14/50
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

1.一種硬質合金刀片的AlCrNbSiTiBN基納米復合涂層，其特征在于：所述納米復合涂層采用梯度層結構，由結合層、過渡層和耐溫耐磨層構成，所述結合層為電弧離子鍍方法制備在硬質合金刀片表面的CrN膜，所述過渡層為CrN/AlCrTiSiYN納米復多層膜，所述耐溫耐磨層為AlCrNbSiTiBN/AlCrTiSiYN高熵合金氮化物納米復合多層膜。

2.如權利要求1所述的AlCrNbSiTiBN基納米復合涂層，其特征在于：所述CrN/AlCrTiSiYN納米復多層膜由CrN層和AlCrTiSiYN層交替生長形成。

3.如權利要求2所述的AlCrNbSiTiBN基納米復合涂層，其特征在于：所述CrN/AlCrTiSiYN納米復多層膜中，CrN單層厚為5-10納米，AlCrTiSiYN單層厚度為5-20納米，調制周期為10-30納米。

4.如權利要求1所述的AlCrNbSiTiBN基納米復合涂層，其特征在于：所述AlCrNbSiTiBN/AlCrTiSiYN高熵合金氮化物納米復合多層膜由AlCrTiSiYN層和AlCrNbSiTiBN層交替生長組成。

5.如權利要求4所述的AlCrNbSiTiBN基納米復合涂層，其特征在于：所述AlCrNbSiTiBN單層厚為5-20納米，AlCrTiSiYN單層厚度為5-30納米，調制周期為10-50納米。

6.一種權利要求1所述的AlCrNbSiTiBN基納米復合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、準備電弧離子鍍裝置，將已經成型好的硬質合金刀片放在電弧離子鍍裝置的真空室內的工件架上，對硬質合金刀片采用離子刻蝕清洗，使得硬質合金刀片表面達到鍍膜的要求；

步驟2、通入氮氣，開啟Cr靶，采用電弧離子鍍技術在硬質合金刀片表面沉積Cr膜作為結合層；

步驟3、開啟AlCrTiSiYN靶，當硬質合金刀片旋轉到Cr靶前面時形成CrN層，當硬質合金刀片旋轉到AlCrTiSiYN靶前面時形成AlCrTiSiYN層，硬質合金刀片不停旋轉，就會在硬質合金刀片表面逐層形成交替的CrN/AlCrTiSiYN納米復多層膜；

步驟4、關閉Cr靶，隨后打開AlCrNbSiTiB靶，硬質合金刀片在旋轉過程中交替在表面生成AlCrTiSiYN層和AlCrNbSiTiB層，形成AlCrNbSiTiBN/AlCrTiSiYN高熵合金氮化物納米復合多層膜；之后關閉電弧離子鍍裝置，自然冷卻，得到高熵合金氮化物納米復合涂層。

7.如權利要求6所述的AlCrNbSiTiBN基納米復合涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟1中，離子刻蝕工藝為：在400-550℃、氬氣和氫氣環境中，對硬質合金刀片進行等離子刻蝕。

8.如權利要求6所述的AlCrNbSiTiBN基納米復合涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟2中制備的工藝參數為：在1-3Pa，100V-150V條件沉積100-500納米結合層。

9.如權利要求6所述的AlCrNbSiTiBN基納米復合涂層的制備方法，其特征在于：步驟3中制備的工藝參數為：在2-5Pa，50V-250V條件沉積1000-4000納米的CrN/AlCrTiSiYN納米復多層膜，其中CrN單層厚為5-10納米，AlCrTiSiYN單層厚度為5-20納米，調制周期為10-30納米。

10.如權利要求6所述的AlCrNbSiTiBN基納米復合涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟4中，制備的工藝參數為：在3-8Pa，50-250V條件下沉積1000-5000納米AlCrNbSiTiBN/AlCrTiSiYN高熵合金氮化物納米復合多層膜，AlCrNbSiTiBN單層厚為5-20納米，AlCrTiSiYN單層厚度為5-30納米，調制周期為10-50納米。