[發明專利]一種修復基體的碳氮化鈦/氧化鋁復合涂層的制備方法

在審

• 申請號: 202110327565.0
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN113512716A
• 公開（公告）日: 2021-10-19
• 發明（設計）人: 游錢炳;熊計;郭智興;楊天恩;霍云亮
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: C23C16/34
• 分類號: C23C16/34;C23C16/36;C23C16/40;C23C16/56;C23C16/02
• 代理公司: 成都東恒知盛知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 51304
• 代理人: 羅江

本發明公開了一種修復基體的碳氮化鈦/氧化鋁復合涂層及其制備方法，復合涂層沿基體表面向外依次為：TiN，MT?TiCN，細顆粒α?Al₂O₃表層，復合涂層的制備方法為：先將待處理基體表面拋光處理后清洗；然后將待處理基體烘干后進行涂層沉積，依次沉積涂層為TiN，MT?TiCN，α?Al₂O₃，最后通過后處理降低涂層粗糙度即得復合涂層，與現有涂層相比，最內層TiN可以保證基體與涂層的結合力，第二層MT?TiCN硬度高，可作為耐磨層，同時對α?Al₂O₃涂層起到支撐作用，最外層細顆粒α?Al₂O₃硬度較高，且優異的耐高溫氧化性作為隔熱層，多層復合涂層協同作用，使得帶有缺陷的硬質合金、陶瓷及金屬陶瓷等樣品使用性能提升200?300％，極大的節約成本，在高速車/銑削鋼、不銹鋼等領域具有廣闊的應用前景。

技術領域

本發明涉及多層復合涂層制備領域，尤其涉及一種采用高溫化學氣相沉積方法制備的碳氮化鈦/氧化鋁復合硬質刀具陶瓷涂層，用于高速車/銑削鋼與不銹鋼領域的刀具涂層。

背景技術

滲碳、脫碳以及高孔隙率是硬質合金制品的缺陷，它們的出現會影響硬質合金的機械物理性能，因而要生產優質的硬質合金制品就必須消除滲碳缺陷。當前很多采用鉬絲氫氣燒結爐消除硬質合金制品滲碳缺陷的方法已基本被淘汰, 目前主流的消除硬質合金制品滲碳缺陷的方法為采用填料法在真空爐中完成滲碳返燒，該方法由于需要特定的舟皿盒裝載填料和合金制品，其對大尺寸硬質合金制品的滲碳消除適應性較差，無法適用于大尺寸硬質合金制品的返燒。同時，填料法在燒結完成后需用篩網對合金制品與脫碳填料進行分理，工序較長，成本較高。這些缺陷的存在要么通過其他工藝進行性能改善，要么就重新回爐，這將造成巨大的經濟損失。

硬質涂層是重要的表面工程技術之一，隨著切削質量和切削效率的不斷提高，簡單的刀具材料難以滿足切削加工的挑戰。刀具表面的涂層極大地提高了刀具的切削性能，同時現代制造技術的進步對刀具涂層提出越來越高的要求。切削刀具在切削加工過程中承受極大的機械負荷和熱負荷、極易產生磨損、磨耗損傷，致使其使用壽命急劇下降。因此，對切削刀具進行表面改性，提高表面性能，對提高切削刀具壽命極其重要。

化學氣相沉積分為高溫化學氣相沉積(HT-CVD)和中溫化學氣相沉積(MT-CVD)兩種。HT-CVD沉積溫度大于900℃，主要沉積種類為金屬碳化物、氮化物、氧化物、硼化物、硅化物等單層及多層復合涂層。MT-CVD沉積溫度低于900℃，于20世紀年代中期發展成熟，其主要目的就是為了替代HT-CVD，由于沉積時采用含有C-N原子團的有機化合物，以在相對較低的溫度下以更快的速度制取TiCN，并且MT-CVD較HT-CVD相比組織結構更致密，殘余熱應力也小，所以具有更好的耐磨損性能和韌性，同時由于溫度較低，還會避免產生對涂層刀具產生負面影響的脫碳層，提高了粘附強度，降低涂層刀具的脆性，防止刀具在切削過程中崩碎。MT-CVD方法還可以沉積TiCrN、TiSiN等涂層。