一种刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层及其制备方法

摘要

本发明公开的刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层为三层，从刀具表面依次向外分别为Ti过渡层、TiN层和(Al,Ti,Cr)N层，其厚度分别为50～200nm或100～500nm或2～5μm，其组织结构为纳米晶结构，在X射线衍射的（111）面衍射强度I低于400，且该复合涂层表面的硬度为22~33GPa，压痕等级为1~2级。本发明还公开了其制备方法。由于本发明采用了等离子增强中频反应磁控溅射技术作为复合涂层的制备方法，因而不仅有利于各类反应物的溅射蒸发，使所得涂层组织细密、纯度高、表面平整，与刀具结合力高，耐磨性好，并可最大限度地抑制薄膜成分的偏析，大幅度改善了离化率及饶镀性，使其在不锈钢的切削加工中的寿命提高50~100%，且工艺简单，易于掌握控制，便于刀具涂层的工业化生产。

主权项

一种刀具表面Ti/TiN/MaN复合涂层的制备方法，该方法是先将待镀制的刀具清洗干燥后，置于镀膜室内按以下工艺步骤和条件进行镀制：1)先对镀膜室抽真空至5.0×10^‑3Pa，然后通入氩气，使镀膜机内总压强为2.5×10^‑1～4.0×10^‑1Pa，并控制功率7～9KW，对待镀制刀具加热60～150min；2)在压强1.5×10^‑1～2.5×10^‑1Pa的氩气保护下，控制直流偏压‑100～‑200V，脉冲偏压‑500～‑800V，用功率为4～6KW的等离子清洗待镀制刀具15～30min；3)在氩气保护下，用等离子增强源加热，先以Ti作为蒸发源进行镀制，然后再通入氮气与Ti一起镀制；4)在氩气保护下，维持等离子增强源运行，并用中频反应磁控溅射Ma复合合金材料，同时通入氮气进行反应镀制，然后冷却即可，其中所用的Ma复合合金材料为Al_XTi_YCr_1‑X‑Y复合合金材料，其铝钛铬原子比为50～70:20～30:10～20，纯度均为99.99％；镀制MaN耐磨层的具体工艺条件为：用中频反应磁控溅射溅射Ma复合合金材料，其功率为3～5KW，溅射电流为3.0～8.0A，在通入氩气60～120sccm的同时通入30～80sccm的氮气，并在直流偏压‑30～‑80V镀制150～300min。