ZrAlC/ZrAlCN叠层复合涂层刀具及其制备工艺制造技术

本发明专利技术属于机械制造切削刀具领域，特别是涉及一种ZrAlC/ZrAlCN叠层复合涂层刀具及其制备工艺。本发明专利技术采用中频磁控溅射+电弧镀的复合镀膜方法制备的ZrAlC/ZrAlCN叠层涂层刀具。刀具最外层ZrAlCN涂层，刀具基体与涂层间有Ti过渡层，ZrAlCN涂层与Ti过渡层之间是ZrAlC涂层与ZrAlCN涂层交替的复合叠层结构。本发明专利技术涂层沉积时沉积温度控制在300℃以下，可在更为广泛的刀具基体上制备。所制备ZrAlC/ZrAlCN叠层复合涂层刀具综合了四元碳氮化合物涂层、三元碳化物涂层及叠层结构的优点，具有高硬度、耐磨性和良好的减摩润滑性能，提高了涂层刀具的综合使用性能，可广泛应用于冷硬铸铁、球墨铸铁、有色金属及合金的粗精加工，以及高锰钢、淬火钢及合金钢等的半精加工与精加工。

【技术实现步骤摘要】
ZrAlC/ZrAlCN叠层复合涂层刀具及其制备工艺
本专利技术属于机械制造切削刀具领域，特别是涉及一种ZrAlC/ZrAlCN叠层复合涂层刀具及其制备工艺。
技术介绍
随着切削技术向高速、高效、高精、绿色方向发展，切削加工对刀具的性能提出了更高的要求，无涂层刀具由于表面硬度低、耐磨性差等缺陷，已经难以满足干式、高速条件下以及对钛合金等难加工材料的切削加工要求。涂层刀具因具有高的表面硬度、良好的耐磨性和高温稳定性等，已成为现代切削加工的主要选择。TiC和TiN涂层是最早应用在刀具表面上的涂层。然而，随着切削加工技术的发展以及高速切削技术的推广，二元氮化物硬质涂层相对较弱的韧性和耐磨性限制了其应用。通过制备多元复合结构的涂层可以显著提高涂层的韧性、强度及耐冲击性等综合性能，涂层的多元复合结构已经成为涂层刀具的重要发展方向。TiCN是目前最广泛使用的三元碳氮化合物涂层，TiCN涂层由于兼具TiC的高硬度和TiN的良好韧性，显著提高了其摩擦磨损性能(JinlongLi,ShihongZhang,MingxiLi.InfluenceoftheC2H2flowrateongradientTiC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种ZrAlC/ZrAlCN叠层复合涂层刀具，其特征在于：刀具基体最外层为ZrAlCN涂层，刀具基体与ZrAlCN涂层之间有Ti过渡层，ZrAlCN涂层与Ti过渡层之间是ZrAlC涂层与ZrAlCN涂层交替的复合叠层结构。

【技术特征摘要】
1.一种ZrAlC/ZrAlCN叠层复合涂层刀具，其特征在于：刀具基体最外层为ZrAlCN涂层，刀具基体与ZrAlCN涂层之间有Ti过渡层，ZrAlCN涂层与Ti过渡层之间是ZrAlC涂层与ZrAlCN涂层交替的复合叠层结构。2.根据权利要求1所述的ZrAlC/ZrAlCN叠层复合涂层刀具，其特征在于：刀具基体的材料为高速钢、工具钢、模具钢、硬质合金、陶瓷、金刚石或立方氮化硼中的一种。3.一种ZrAlC/ZrAlCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：沉积方式为采用中频磁控溅射+电弧镀的复合镀膜方法，沉积时使用2个复合ZrAlC中频磁控溅射靶，2个电弧Ti靶：首先采用电弧镀沉积Ti过渡层，然后采用中频磁控溅射方法交替沉积ZrAlC涂层与ZrAlCN涂层，最外层为ZrAlCN涂层；其中，ZrAlC中频磁控溅射靶中包含重量分数为40％-60％的Zr、20％-40％的Al和10％-20％的C。4.根据权利要求3所述的ZrAlC/ZrAlCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：具体包括如下步骤：(1)刀具基体表面前处理；(2)刀具基体表面离子清洗；(3)采用电弧镀在刀具基体表面沉积Ti过渡层；(4)采用中频磁控溅射在Ti过渡层上沉积ZrAlC涂层；(5)采用中频磁控溅射在ZrAlC涂层上沉积ZrAlCN涂层；(6)采用中频磁控溅射在ZrAlCN涂层上沉积ZrAlC涂层；(7)重复(5)、(6)、(5)……(5)，交替沉积ZrAlCN涂层、ZrAlC涂层、ZrAlCN涂层……ZrAlCN涂层共90min；(8)后处理：关闭各电源、离子源及气体源，涂层结束。5.根据权利要求4所述的ZrAlC/ZrAlCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋文龙，周珂，王首军，
申请(专利权)人：济宁学院，
类型：发明
国别省市：山东,37