【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于机械加工刀具，具体为一种cvd复合涂层刀具及其制备方法。
技术介绍
1、表面涂层可显著提高刀具材料的耐磨性和切削寿命。tib2涂层因其具有较高的硬度、优异的耐磨性和低摩擦系数，常用于增强刀具的耐用性和使用寿命。制备这种涂层的常用技术包含物理气相沉积（pvd）和化学气相沉积（cvd）方法。pvd方法制备的tib2涂层存在涂层残余压应力高和涂层结合力差的缺点。相比之下，cvd方法制备的tib2涂层具有相对较高的涂层结合力和较低的涂层压应力。因此，cvd方法制备tib2涂层是提高刀具材料耐磨性能和切削寿命的理想选择。但现有的tib2涂层刀具还不能满足高温合金高效切削的要求，因此，亟需对刀具涂层的微观组织结构进行设计，以进一步提升涂层的切削性能。
技术实现思路
1、为解决现有技术存在的问题，本专利技术的主要目的是提出一种cvd复合涂层刀具及其制备方法。利用ti-b-n体系的晶体结构随b含量变化而变化的特点，作为连接tin和tiabb层的过渡层。
2、为解决上述技术问题，根据本专利技术的一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
3、一种cvd复合涂层刀具，包括刀具基体和基体上的复合涂层；所述复合涂层自刀具基体表面由内至外依次包括tin涂层、过渡层和tiabb涂层；
4、所述过渡层为纳米等轴晶，过渡层从内至外，钛含量从50at%到33at%逐渐递减，硼含量从0到67at%逐渐递增，氮含量从50at%到0逐渐递减，并且呈现从面心立方到密排六方结构
5、所述tiabb涂层为柱状晶结构，满足1.7≤b/a≤2.3。
6、作为本专利技术所述的一种cvd复合涂层刀具的优选方案，其中：所述tiabb涂层具有优先在（100）方向生长的组织结构，其织构系数大于2。
7、作为本专利技术所述的一种cvd复合涂层刀具的优选方案，其中：所述tiabb涂层的厚度大于0.5μm。
8、作为本专利技术所述的一种cvd复合涂层刀具的优选方案，其中：所述tiabb涂层的柱状晶横截面宽度为20~2000nm，并且长宽比大于2，柱状晶基本垂直于基体表面。
9、作为本专利技术所述的一种cvd复合涂层刀具的优选方案，其中：所述tiabb涂层的显微硬度大于40gpa。
10、作为本专利技术所述的一种cvd复合涂层刀具的优选方案，其中：所述tiabb涂层包含纳米片层结构，其中每层纳米片层的厚度小于10 nm。
11、作为本专利技术所述的一种cvd复合涂层刀具的优选方案，其中：所述tin涂层厚度为0.1~1μm；所述过渡层厚度为0.1~0.5μm；所述tiabb涂层厚度为1.5~10.5μm。
12、作为本专利技术所述的一种cvd复合涂层刀具的优选方案，其中：所述过渡层纳米等轴晶的晶粒度小于20nm。
13、为解决上述技术问题，根据本专利技术的另一个方面，本专利技术提供了如下技术方案：
14、一种上述的cvd复合涂层刀具的制备方法，包括：在刀具基体上通过cvd方法依次沉积tin涂层、过渡层、tiabb涂层；
15、过渡层的制备温度为700~900℃，制备压力为30~200mbar，采用n2作为涂层的氮源、bcl3作为涂层的硼源、ticl4作为涂层的钛源、h2作为载气形成气体混合物，所述气体混合物中，n2含量从40vol%逐渐递减至0，ticl4含量为1.0~3.0vol%，bcl3含量从0.1vol%逐渐递增至0.95vol%；
16、tiabb涂层的制备温度为700~900℃，制备压力为30~200mbar，采用bcl3作为涂层的硼源、ticl4作为涂层的钛源、h2作为载气形成气体混合物，所述气体混合物中，ticl4含量为0.22~0.66vol%，bcl3含量为0.95~1.19vol%，bcl3含量优选为1.05~1.15vol%。
17、作为本专利技术所述的一种cvd复合涂层刀具的制备方法的优选方案，其中：tin涂层的制备温度为800~1000℃，制备压力为80~500mbar，采用n2作为涂层的氮源、ticl4作为涂层的钛源、h2作为载气形成气体混合物，所述气体混合物中，ticl4含量为1.0~3.0vol%，n2含量为30~50vol%。
18、本专利技术的有益效果如下：
19、本专利技术提供一种cvd复合涂层刀具及其制备方法，包括刀具基体和基体上的复合涂层；所述复合涂层自刀具基体表面由内至外依次包括tin涂层、过渡层和tiabb涂层；本专利技术有效增强了刀具的耐磨性和抗崩刃性，适用于钛基和镍基高温合金等难加工材料的车削和铣削加工。
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1.一种CVD复合涂层刀具，其特征在于，包括刀具基体和基体上的复合涂层；所述复合涂层自刀具基体表面由内至外依次包括TiN涂层、过渡层和TiaBb涂层；
2.根据权利要求1所述的CVD复合涂层刀具，其特征在于，所述TiaBb涂层具有优先在（100）方向生长的组织结构，其织构系数大于2。
3.根据权利要求1所述的CVD复合涂层刀具，其特征在于，所述TiaBb涂层的厚度大于0.5μm。
4.根据权利要求1所述的CVD复合涂层刀具，其特征在于，所述TiaBb涂层的柱状晶横截面宽度为20~2000nm，并且长宽比大于2。
5.根据权利要求1所述的CVD复合涂层刀具，其特征在于，所述TiaBb涂层的显微硬度大于40GPa。
6.根据权利要求1所述的CVD复合涂层刀具，其特征在于，所述TiaBb涂层包含纳米片层结构，其中每层纳米片层的厚度小于10 nm。
7.根据权利要求1所述的CVD复合涂层刀具，其特征在于，所述TiN涂层厚度为0.1~1μm；所述过渡层厚度为0.1~0.5μm；所述TiaBb涂层厚度为1.5~10.5μ
8.根据权利要求1所述的CVD复合涂层刀具，其特征在于，所述过渡层纳米等轴晶的晶粒度小于20nm。
9.一种权利要求1-8任一项所述的CVD复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，包括：在刀具基体上通过CVD方法依次沉积TiN涂层、过渡层、TiaBb涂层；
10.根据权利要求9所述的CVD复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，TiN涂层的制备温度为800~1000℃，制备压力为80~500mbar，采用N2作为涂层的氮源、TiCl4作为涂层的钛源、H2作为载气形成气体混合物，所述气体混合物中，TiCl4含量为1.0~3.0vol%，N2含量为30~50vol%。
...【技术特征摘要】
1.一种cvd复合涂层刀具，其特征在于，包括刀具基体和基体上的复合涂层；所述复合涂层自刀具基体表面由内至外依次包括tin涂层、过渡层和tiabb涂层；
2.根据权利要求1所述的cvd复合涂层刀具，其特征在于，所述tiabb涂层具有优先在（100）方向生长的组织结构，其织构系数大于2。
3.根据权利要求1所述的cvd复合涂层刀具，其特征在于，所述tiabb涂层的厚度大于0.5μm。
4.根据权利要求1所述的cvd复合涂层刀具，其特征在于，所述tiabb涂层的柱状晶横截面宽度为20~2000nm，并且长宽比大于2。
5.根据权利要求1所述的cvd复合涂层刀具，其特征在于，所述tiabb涂层的显微硬度大于40gpa。
6.根据权利要求1所述的cvd复合涂层刀具，其特征在于，所述tiabb涂层包含纳米片层结构，其中每层纳米片层的厚度小于1...
【专利技术属性】
技术研发人员：黄文清，朱骥飞，廖星文，钟志强，殷磊，谭卓鹏，成伟，
申请(专利权)人：赣州澳克泰工具技术有限公司，
类型：发明
国别省市：
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