一种金属陶瓷刀具上Ti-Si-N纳米涂层的制备方法

摘要

一种Ti-Si-N纳米涂层的制备方法，属于工、模具涂层的制备方法，解决现有反应磁控溅射法所制备涂层在工作环境下易于脱落的问题，实现过渡层与涂层之间的冶金结合，从而提高涂层的力学性能。本发明包括：(1)预处理步骤；(2)溅射清洗步骤；(3)离子渗氮步骤；(4)制备过渡层步骤；(5)制备表面层步骤。本发明生产效率高、成本低，制备的涂层与金属陶瓷刀具基体的临界载荷Lc≥65N，表面显微硬度HV≥3400，适于制作用于高速干式铣削不锈钢、铁基高温合金、高强结构钢、耐磨铸钢和玻封合金等难切削材料的涂层刀具，在汽车、航空、航天和能源装备等制造行业具有很好的推广应用前景。

主权项

一种金属陶瓷刀具上Ti-Si-N纳米涂层的制备方法，包括：(1)预处理步骤：对金属陶瓷刀具表面打磨、抛光、除油；(2)溅射清洗步骤：将经过预处理的金属陶瓷刀具装入反应炉中，抽真空后，通入Ar气，金属陶瓷刀具加上800V～900V的负偏压，在电场作用下，用Ar离子对金属陶瓷刀具进行溅射清洗，时间10～15min；(3)离子渗氮步骤：通入N2，调节N2和Ar气的流量比为3∶1～4∶1，控制反应炉内总压力为0.3～0.5Pa，金属陶瓷刀具负偏压为600～900V，渗氮时间为2～3小时；(4)制备过渡层步骤：对渗氮处理后的金属陶瓷刀具表面进行弧光清洗，时间为4～5min，然后开启Ti靶，Ti靶电流40～60A，沉积梯度TiN过渡层；(5)制备表面层步骤：采用多靶溅射制备纳米TiN/α-Si3N4涂层，Ti靶电流50～70A，Si靶电流为40～60A，沉积温度为300～500℃，金属陶瓷刀具负偏压为150-250V，调节N2和Ar气的流量比为4∶1～7∶1，控制反应炉内总压力为0.4～0.7Pa，沉积时间50～100min。