复合涂层及其制备方法和涂层丝锥技术

本发明专利技术涉及一种复合涂层及其制备方法和涂层丝锥

【技术实现步骤摘要】
复合涂层及其制备方法和涂层丝锥


[0001]本专利技术涉及涂层制备的
，特别是涉及一种复合涂层及其制备方法和涂层丝锥
。

技术介绍

[0002]丝锥是一种加工内螺纹
(
即攻丝
)
的刀具
。
在攻丝工序中，丝锥的工作部位埋在工件内部进行钻削，其刃口受到轴向和径向切削力的同时还受工件的挤压，并且刀具本身还承受较大的弯矩
。
为克服复杂恶劣的工况，并满足高效
、
高精度的现代加工需求，通常需要对丝锥进行表面处理来改善丝锥的综合性能
。
[0003]随着涂层技术的越发成熟，通过涂层处理制成的涂层丝锥逐渐在丝锥领域成为主流
。
涂层丝锥具有表面硬度高
、
耐磨性好
、
摩擦系数低
、
抗氧化等优点，能够有效提高丝锥的加工精度和使用寿命
。
然而，目前涂层丝锥的切削性能仍不够理想，无法满足高效
、
高精度的加工要求
。

技术实现思路

[0004]基于此，有必要提供一种复合涂层及其制备方法和涂层丝锥，以克服目前涂层丝锥的切削性能仍不够理想的问题
。
[0005]本专利技术的上述目的是通过如下技术方案进行实现的：
[0006]本专利技术第一方面，提供一种复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0007]将基材设置于反应腔内，抽真空，并预加热所述基材；
[0008]于所述反应腔内通入氩气和氢气，在弧光放电的条件下进行第一等离子刻蚀，并使所述基材的温度升高至渗氮温度；
[0009]于所述反应腔内通入氩气和氮气，在弧光放电和辉光放电的条件下进行等离子渗氮，从而在所述基材表面形成渗氮层；
[0010]在所述渗氮层上形成氮化物涂层；
[0011]其中，在进行等离子渗氮之前和
/
或之后还包括以下步骤：于所述反应腔内通入氩气，在弧光放电的条件下进行第二等离子刻蚀
。
[0012]在其中一个实施例中，所述氮化物涂层包括
TiAlN
涂层
、TiSiN
涂层
、CrAlN
涂层
、CrAlCN
涂层
、CrAlBN
涂层和
CrAlTiSiN
涂层中的一种或多种
。
[0013]在其中一个实施例中，所述渗氮温度为
440℃
～
480℃。
[0014]在其中一个实施例中，所述在弧光放电的条件下进行第一等离子刻蚀，包括以下步骤：
[0015]打开离子源产生弧光放电，对所述基材施加
30V
～
100V
的负偏压，然后对所述基材表面进行
30min
～
60min
的第一等离子刻蚀
。
[0016]在其中一个实施例中，所述在弧光放电的条件下进行第二等离子刻蚀，包括以下步骤：
[0017]打开离子源产生弧光放电，对所述基材施加
150V
～
200V
的负偏压，然后对所述基材表面或所述渗氮层表面进行
90min
～
150min
的氩气刻蚀
。
[0018]在其中一个实施例中，所述在弧光放电和辉光放电的条件下进行等离子渗氮，包括以下步骤：
[0019]打开离子源产生弧光放电，对所述基材施加
300V
～
600V
的负偏压，然后对所述基材表面进行
30min
～
90min
的等离子渗氮
。
[0020]在其中一个实施例中，满足以下条件中的一个或多个：
[0021]1)
所述氩气和所述氮气的流量比为1：
(1
～
3)
；
[0022]2)
所述反应腔的压力为
0.5Pa
～
1.5Pa
；
[0023]3)
所述渗氮层的厚度为
15
μ
m
～
30
μ
m。
[0024]在其中一个实施例中，在所述渗氮层上形成氮化物涂层的方法为电弧离子沉积
。
[0025]在其中一个实施例中，所述电弧离子沉积包括以下步骤：
[0026]通入氮气，开启电弧靶材产生弧光放电，对所述基材施加
60V
～
120V
的负偏压，然后在所述渗氮层上进行
120min
～
180min
的电弧离子沉积
。
[0027]在其中一个实施例中，满足以下条件中的一个或多个：
[0028]1)
所述反应腔的压力为
3.8Pa
～
4.2Pa
；
[0029]2)
所述涂层靶材的靶电流为
100A
～
150A
；
[0030]3)
所述氮化物涂层的厚度为2μ
m
～
2.5
μ
m。
[0031]在其中一个实施例中，满足以下条件中的一个或多个：
[0032]1)
所述反应腔抽真空后的压力为1×
10
‑3Pa
～1×
10
‑2Pa
；
[0033]2)
所述预加热的温度为
300℃
～
350℃。
[0034]本专利技术第二方面，提供一种复合涂层，其采用上述所述的复合涂层的制备方法制得
。
[0035]本专利技术第三方面，提供一种涂层丝锥，其含有上述所述的复合涂层
。
[0036]本专利技术具有如下有益效果：
[0037]本专利技术采用预加热
、
第一等离子刻蚀
、
第二等离子刻蚀
、
等离子渗氮和涂层处理等步骤，在基材表面依次形成渗氮层和氮化物涂层，使得基材
、
渗氮层和氮化物涂层间获得合适的硬度梯度，有效地提升复合涂层的纳米硬度
、
弹性模量和结合力，从而增强复合涂层的切削性能
。
[0038]其中，预加热可除去基材中的气体，防止后续涂层处理出现爆膜和脱落等问题
。
在弧光放电的条件下进行第一等离子刻蚀，既可以利用具有反应活性的氢离子除去基材表面的氧化物，又能通过碰撞将离子能量传递至基材，从而起到升温作用，降低加热至渗氮温度所需的能耗
。
在弧光放电的条件下进行第二等离子刻蚀，可增大基材表面或渗氮层表面的粗糙度和表面能，促进氮元素的迁移和氮化物涂层的生长，并改善涂层的膜基结合力
、
致密性和均匀性...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：将基材设置于反应腔内，抽真空，并预加热所述基材；于所述反应腔内通入氩气和氢气，在弧光放电的条件下进行第一等离子刻蚀，并使所述基材的温度升高至渗氮温度；于所述反应腔内通入氩气和氮气，在弧光放电和辉光放电的条件下进行等离子渗氮，从而在所述基材表面形成渗氮层；在所述渗氮层上形成氮化物涂层；其中，在进行等离子渗氮之前和
/
或之后还包括以下步骤：于所述反应腔内通入氩气，在弧光放电的条件下进行第二等离子刻蚀
。2.
如权利要求1所述的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述氮化物涂层包括
TiAlN
涂层
、TiSiN
涂层
、CrAlN
涂层
、CrAlCN
涂层
、CrAlBN
涂层和
CrAlTiSiN
涂层中的一种或多种
。3.
如权利要求1所述的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述渗氮温度为
440℃
～
480℃。4.
如权利要求1～3任一项所述的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述在弧光放电的条件下进行第一等离子刻蚀，包括以下步骤：打开离子源产生弧光放电，对所述基材施加
30V
～
100V
的负偏压，然后对所述基材表面进行
30min
～
60min
的第一等离子刻蚀
。5.
如权利要求1～3任一项所述的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述在弧光放电的条件下进行第二等离子刻蚀，包括以下步骤：打开离子源产生弧光放电，对所述基材施加
150V
～
200V
的负偏压，然后对所述基材表面或所述渗氮层表面进行
90min
～
150min
的氩气刻蚀
。6.
如权利要求1～3任一项所述的复合涂层的制备方法，其特征在于，所述在弧光放电和辉光放电的条件下进行等离子渗氮，包括以下步骤：打开离子源产生弧光放电，对所述基材施加
300V
～
600V
的负偏压，然后对所述基材表面进行
30min
～
90min
的等离子渗氮
...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈亚奋，李立升，王晓琴，
申请(专利权)人：广东华升纳米科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：