[實用新型]一種沉積在立方氮化硼刀具表面的復合涂層及真空鍍膜裝置

有效

• 申請號: 202021834040.3
• 申請日: 2020-08-27
• 公開（公告）號: CN212335269U
• 公開（公告）日: 2021-01-12
• 發明（設計）人: 李鵬亮;白敬勇;孫斌;葛強;洪榮華
• 申請（專利權）人: 威士精密工具（上海）有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/08;C23C14/02;C23C14/32;C23C14/54;C23C14/56;C23C14/35
• 代理公司: 福州科揚專利事務所 35001
• 代理人: 李曉芬

本實用新型涉及一種沉積在立方氮化硼刀具表面的復合涂層及真空鍍膜裝置，復合涂層包括由刀具基體側往外側依次沉積的多個子涂層，每個子涂層至少包括由刀具基體側往外側依次沉積的Al?Cr?N層、中間過渡層和Al?Cr?O復合氧化層；Al?Cr?N層為Al_xCr_1?xN層，其中，0.1≤x≤0.3，中間過渡層為AlCrN?AlCrON?(AlCr)₂O₃過渡層；Al?Cr?O復合氧化層為(Al_yCr_1?y)₂O₃層，其中0.1≤y≤0.3。解決了高速干切削工況下刀具在切削熱量積累而形成的高溫作用下而發生的快速磨損，提高了刀具壽命。

技術領域

本實用新型涉及立方氮化硼刀具表面涂層技術領域，尤其涉及一種沉積在立方氮化硼刀具表面的復合涂層及真空鍍膜裝置。

背景技術

金屬加工行業刀具的各種硬質涂層中，氧化鋁(Al₂O₃)的隔熱能力、高溫硬度、抗氧化、化學穩定性都是最好的，能夠有效阻斷高溫下刀具與被加工材料之間的元素擴散和化學磨損，是立方氮化硼(CBN/PCBN)刀具在軸承齒輪等行業淬硬鋼材料高速干切削，實現以切代磨的最佳硬質涂層組分選擇。

然而，由于Al₂O₃屬于絕緣材料，在物理氣相沉積(PVD)鍍膜制備過程等離子離化的氧易于與陰極靶材中的純鋁或者鋁合金發生反應生成絕緣的氧化鋁，引起陰極放電失敗，不能正常輸出所需要的鋁及合金元素，造成蒸發源靶材“中毒”。而且，真空直流濺射過程中正電荷在陰極表面積累，當氧化鋁層上積累的正電荷與負電位靶材之間的電勢足夠大時，氧化鋁層被擊穿或沿其邊緣發生放電。頻繁的異常放電造成電源不斷地過載跳閘，使得沉積過程無法持續進行。

同時，Al₂O₃的晶體結構和熱膨脹系數與其他陶瓷或者金屬的差別，也使得其在硬質合金和CBN刀具表面的結合非常差。這些因素造成了氧化鋁涂層制備和應用極其困難。

實用新型內容

為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種沉積在立方氮化硼刀具表面的復合涂層及真空鍍膜裝置，解決高速干切削工況下刀具在切削熱量積累而形成的高溫作用下而發生的快速磨損，提高刀具壽命。

為實現上述目的，本實用新型采用以下技術方案：

作為本實用新型的一個方面，一種沉積在立方氮化硼刀具表面的復合涂層，所述復合涂層包括由刀具基體側往外側依次沉積的多個子復合涂層，每個子復合涂層至少包括由刀具基體側往外側依次沉積的Al-Cr-N層、中間過渡層和Al-Cr-O復合氧化層；Al-Cr-N層為Al_xCr_1-xN層，其中，0.1≤x≤0.3，中間過渡層為AlCrN-AlCrON-(AlCr)₂O₃過渡層；Al-Cr-O復合氧化層為(Al_yCr_1-y)₂O₃層，其中0.1≤y≤0.3。

作為一種實施方式，所述Al-Cr-N層的厚度為0.2～0.4μm，中間過渡層的厚度為0.1～0.2μm，Al-Cr-O復合氧化層的厚度為0.2～0.4μm。

作為一種實施方式，所述復合涂層的厚度為1.5～6μm。