The invention belongs to the field of machining tool, in particular to a ZrMoCN gradient composite coating tool and its preparation method, the coating using the nonequilibrium ZrMoCN gradient coating method of composite coating by magnetron sputtering and arc plating preparation, coating tools from the inside to the outside in the tool matrix, Ti layer, ZrMoC layer and the nitrogen content gradient of ZrMoCN gradient composite coating. The ZrMoCN superhard carbonitride coating can improve the comprehensive performance of the tool due to the addition of two elements such as Zr and Mo in the coating and the gradient of nitrogen content in the coating structure. The coated tool has high hardness and toughness, good oxidation resistance and friction and wear properties, and can prevent the crack propagation of the coating. In the cutting process, the tool can reduce the friction and bonding between the tool and the workpiece in the dry cutting process, reduce the cutting force and the cutting temperature more than 30%, improve the oxidation resistance of the coated tool more than 45%, prolong the service life and durability of the tool more than 40%.
【技术实现步骤摘要】
ZrMoCN梯度复合涂层刀具及其制备方法
本专利技术属于机械制造金属切削刀具领域,特别是涉及一种ZrMoCN梯度复合涂层刀具及其制备方法。
技术介绍
高速切削和干切削技术的发展,对刀具材料和刀具切削性能提出更高的要求,而对切削刀具进行涂层是提高其性能的重要途径。涂层刀具是在韧性较好的刀体上涂覆一层或多层耐磨性好的难熔化合物,它结合了基体高强度高韧性和涂层高硬度高耐磨性的优点,既可实现刀具的高速切割和耐磨性的改善,又可提高工件的加工精度和加工质量,是切削刀具研制的重要方向。目前工业发达国家的涂层刀具使用量已占刀具总数的80%以上,数控机床上所用的刀具90%以上是涂层刀具。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.InfluenceoftheC2H2flowrateongradientTiCNfilmsdepositedbymulti-arcionplating[J].AppliedSurfaceScience,2013(283):134-144.),已广泛应用于铣削、攻牙、冲压、成型及滚齿的加工,在高速切削时比普通硬质合金刀具的耐磨性高5-8倍。中国专利“汽轮机转子轮槽铣刀表面TiCN多层复合涂层制备工艺”(专利号201510564738.5)利用Ti、氮气(N2)与乙炔气体(C2H2)在450℃沉积温度下合成了TiCN涂层铣刀,解决了26NiCrMov145材料转子加工难题。TiCN涂层虽然具有高硬度、低摩擦系 ...
【技术保护点】
一种ZrMoCN梯度复合涂层刀具,刀具基体材料为高速钢、工具钢、模具钢、硬质合金、陶瓷或立方氮化硼中的一种,其特征在于,涂层刀具由内至外依次为刀具基体、Ti过渡层、ZrMoC过渡层以及氮含量梯度渐变的ZrMoCN梯度复合涂层。
【技术特征摘要】
1.一种ZrMoCN梯度复合涂层刀具,刀具基体材料为高速钢、工具钢、模具钢、硬质合金、陶瓷或立方氮化硼中的一种,其特征在于,涂层刀具由内至外依次为刀具基体、Ti过渡层、ZrMoC过渡层以及氮含量梯度渐变的ZrMoCN梯度复合涂层。2.一种根据权利要求1所述的ZrMoCN梯度复合涂层刀具的制备方法,其特征在于,沉积方式采用非平衡磁控溅射和电弧镀的复合镀膜方法,沉积时使用2个非平衡磁控溅射ZrMoC复合靶,2个电弧镀Ti靶,首先采用电弧镀沉积Ti过渡层,然后采用非平衡磁控溅射方法沉积ZrMoC过渡层和氮含量梯度渐变的ZrMoCN梯度复合涂层,具体步骤如下:(1)前处理:将刀具基体表面抛光,去除表面油污、锈迹等杂质,然后依次放入酒精和丙酮中,超声清洗各30min,去除刀具表面油污和其它附着物,电吹风干燥充分后迅速放入镀膜机,抽真空至8.0×10-3Pa,加热至260℃,保温30~35min;(2)离子清洗:通Ar气,其压力为1.2Pa,开启偏压电源,电压700V,占空比0.3,辉光放电清...
【专利技术属性】
技术研发人员:宋文龙,李小冬,王首军,张璇,
申请(专利权)人:济宁学院,
类型:发明
国别省市:山东,37
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