一种含双梯度结构的多层涂层刀具及制备方法技术

本发明专利技术实施例提供了一种含双梯度结构的多层涂层刀具及制备方法。该多层涂层刀具包括基体材料，以及自基体材料开始，依次沉积的结合层、梯度层和功能层，其中梯度层分别以N元素和Al元素为梯度变量，形成了包含第一梯度层MeN层和第二梯度层MeAlN层的双梯度层结构，双梯度结构的设计，进一步提升了膜层的结合强度，保证了涂层刀具的涂层具有高硬度、高结合强度的力学性能，含双梯度结构的多层涂层刀具，结合强度与不含双梯度结构的涂层相比，提高了近20％，从加工工件个数的角度来考量刀具的切削寿命，含双梯度结构的多层涂层刀具切削寿命延长了近30％。

A multi-layer coating tool with double gradient structure and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
一种含双梯度结构的多层涂层刀具及制备方法
本专利技术属于切削刀具
，具体涉及一种含双梯度结构的多层涂层刀具及制备方法。
技术介绍
随着现代制造业的高速发展，各种高硬度、高强度、高韧性和难切削的新型工业材料层出不穷，切削刀具技术的发展水平成为了制约制造业发展的关键因素。影响切削刀具技术水平的因素主要是刀具材料、刀具设计结构和刀具表面涂层技术。首先，刀具材料应具备良好的力学性能，如刚性、韧性和抗折强度等。其次在刀具表面涂层材料方面，为了保证切削加工过程承受很高的温度，热稳定性、高温抗氧化性的刀具涂层技术被开发出来，但刀具涂层最关键的硬度和结合强度等力学性能却往往被忽视。刀具涂层技术是使切削刀具的综合性能得到改善的有效方法。涂层刀具具有以下特点：(1)涂层刀具相对无涂层的刀具，可以使用更高的切削速度进行切削，因此加工效率可以更高；(2)由于膜层硬度比基体高的多，可以在相对较“软”的基体上涂覆硬质涂层来加工一些难加工的材料；(3)涂层刀具可以实现干切削，减少了切削液的使用，符合绿色制造的加工理念，环境友好；(4)膜层较薄，大约只有1～10本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种含双梯度结构的多层涂层刀具，其特征在于，所述多层涂层刀具包括/n基体材料(10)；以及/n自所述基体材料(10)开始，依次沉积的结合层(20)、梯度层和功能层(50)；/n所述结合层(20)含有过渡金属元素Me，所述过渡金属元素Me包括Cr、Ti和Zr中的至少一种；/n所述梯度层包括第一梯度层(30)和第二梯度层(40)，所述第一梯度层(30)为MeN层，所述MeN层中N元素的含量从0开始、随着相对基体材料(10)的距离增大而增加，所述第二梯度层(40)为MeAlN层，所述MeAlN层中Al元素的含量从0开始、随着相对基体材料(10)的距离增大而增加；/n所述功能层(50)为MeXN层...

【技术特征摘要】
1.一种含双梯度结构的多层涂层刀具，其特征在于，所述多层涂层刀具包括
基体材料(10)；以及
自所述基体材料(10)开始，依次沉积的结合层(20)、梯度层和功能层(50)；
所述结合层(20)含有过渡金属元素Me，所述过渡金属元素Me包括Cr、Ti和Zr中的至少一种；
所述梯度层包括第一梯度层(30)和第二梯度层(40)，所述第一梯度层(30)为MeN层，所述MeN层中N元素的含量从0开始、随着相对基体材料(10)的距离增大而增加，所述第二梯度层(40)为MeAlN层，所述MeAlN层中Al元素的含量从0开始、随着相对基体材料(10)的距离增大而增加；
所述功能层(50)为MeXN层，所述MeXN层中，X元素包括Al和Si中的至少一种。


2.根据权利要求1所述的多层涂层刀具，其特征在于，所述过渡金属元素Me还包括V、W、Hf、Mo、Ni、Nb、Ru和Ta中的至少一种。


3.根据权利要求1所述的多层涂层刀具，其特征在于，所述基体材料(10)为硬质合金、不锈钢、高速钢、工具钢、模具钢、轴承钢和金属陶瓷中的至少一种。


4.根据权利要求1所述的多层涂层刀具，其特征在于，所述结合层(20)的厚度为10～50nm。


5.根据权利要求4所述的多层涂层刀具，其特征在于，所述第一梯度层(30)的厚度为100～3000nm，所述第二梯度层(40)的厚度为100～3000nm，所述功能层(50)的厚度为200～5000nm。


6.根据权利要求5所述的多层涂层刀具，其特征在于，所述结合层(20)、梯度层和功能层(50)的总厚度为500～10000nm。...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈汉泉，刘树红，杜勇，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：湖南;43