梯度叠层涂层刀具及其制备方法

摘要

一种梯度叠层涂层刀具及其制备方法，属于金属切削刀具技术领域，包括刀具基体，在所述刀具基体上具有多层涂层，其特征是，所述多层涂层从上至下依次是ZrTiN涂层、ZrTiN和ZrN交替的梯度涂层、Ti过渡层。本发明的涂层为采用电弧镀镀膜方法制备。本发明的涂层刀具兼顾了ZrN硬质涂层、ZrTiN硬质涂层以及梯度叠层结构的特点，既可提高涂层的硬度，又可提高涂层的整体强度和耐冲击性，显著提高涂层刀具的耐磨性，延长刀具的使用寿命。该梯度涂层刀具是一种新型复合超硬涂层刀具。

主权项

一种梯度叠层涂层刀具，包括刀具基体，在所述刀具基体上具有多层涂层，其特征是，所述多层涂层从上至下依次是ZrTiN涂层、ZrTiN和ZrN交替的梯度涂层、Ti过渡层，所述梯度叠层涂层刀具的制备方法，包括如下步骤：1） 前处理：将刀具基体表面抛光，去除表面杂质，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5.0×10‑3 Pa，加热至300 ℃，保温30~40 min；2） 离子清洗：通Ar气，其压力为1.5Pa，开启偏压电源，电压800V，占空比0.2，辉光放电清洗15min；降低偏压至600V/0.2，开启离子源离子清洗20min，开启Ti靶的电弧源，偏压400 V，靶电流60A，离子轰击Ti靶1min；3） 沉积Ti过渡层：调整Ar气压0.5~0.6Pa，偏压降至250 V，沉积温度250 ℃，Ti靶电流85 A，电弧镀Ti过渡层1~2 min；4） 沉积ZrTiN层：Ti靶电流80A，偏压220V，沉积温度200~220℃，开启Zr靶，Zr靶电流100A；开启N2，N2气压0.2Pa，复合沉积ZrTiN层10min；5） 沉积ZrN层：Ar气压0.5Pa，偏压200V，关闭Ti靶，Zr靶电流100A；N2气压0.2Pa，沉积温度220~240℃，电弧镀ZrN层10 min；6） 交替沉积ZrTiN层和ZrN层，每隔10min，N2气压增加0.2Pa，直到N2气压增加至1.4Pa；7） 沉积表面ZrTiN层：开启Ti靶电流100A，偏压220V，沉积温度250~280℃，Zr靶电流120A，N2气压1.4Pa，复合沉积表面ZrTiN层5min；8） 后处理：关闭各电源、离子源及气体源，涂层结束。