【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于涂層刀具，具體為一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著航空航天、能源、化工等行業(yè)的快速發(fā)展，對如鈦合金、鎳基合金、鐵基合金等難加工材料的需求不斷增加。鈦合金具有高強度比，優(yōu)異的耐腐蝕性和生物相容性，但耐磨性能相對較差，在加工過程中，刀具易磨損，影響加工效率和工件質(zhì)量。鎳基合金具有高溫強度、耐腐蝕性和抗冷熱疲勞等優(yōu)良性能，具有較高的硬度和難加工性。鐵基合金是機械制造業(yè)中常用的材料之一，其加工性能受材料成分、組織結(jié)構(gòu)和熱處理工藝等多種因素的影響。在加工鐵基合金時，刀具需要具備良好的耐磨性、抗粘著性和抗熱裂紋等性能?；谝陨锨闆r加工過程中對刀具涂層提出了更高的要求，因此開發(fā)具有高性能、長壽命、低成本的刀具涂層成為市場迫切需求。
2、pvd技術(shù)作為現(xiàn)有的表面處理技術(shù)，在硬質(zhì)合金刀具涂層開發(fā)中得到了廣泛應用。pvd涂層具有高硬度、高耐磨性、高附著力和良好的耐腐蝕性能等優(yōu)點，能夠滿足鈦合金、鎳基合金、鐵基合金等難加工材料的加工需求。crn涂層以其優(yōu)異的硬度、耐磨性和耐腐蝕性在多個領(lǐng)域得到廣泛應用。然而，單一涂層在某些極端條件下難以滿足所有性能要求。因此，開發(fā)多層復合涂層成為提升材料性能的重要方向。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的問題，本專利技術(shù)的主要目的是提出一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具及其制備方法。
2、為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本專利技術(shù)的一個方面，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：
3、一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，包括基材
4、作為本專利技術(shù)所述的一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的優(yōu)選方案，其中：多層復合結(jié)構(gòu)涂層的總厚度為2.6~4.4μm。
5、作為本專利技術(shù)所述的一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的優(yōu)選方案，其中：所述(zrucrv)b2和(zrxyy)b2梯度交替涂層厚度呈梯度交替，總厚度為0.8~1.2μm，其中(zrucrv)b2涂層厚度梯度減小，厚度由30nm梯度減薄至10nm，層數(shù)為40~60層，(zrxyy)b2涂層厚度梯度增大，厚度由10nm梯度增厚至30nm，層數(shù)為40~60層。
6、作為本專利技術(shù)所述的一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的優(yōu)選方案，其中：所述(zrucrv)b2和(zrxyy)b2梯度交替涂層中的(zrucrv)b2交替層為(zrucrv)b2固溶體相，(zrxyy)b2交替層為(zrxyy)b2固溶體相，(zrucrv)b2交替層、(zrxyy)b2交替層均為六方晶系結(jié)構(gòu)，涂層斷口形貌以柱狀晶生長形式為主，(zrucrv)b2交替層的晶粒尺寸范圍為0.4~0.8μm，(zrxyy)b2交替層的晶粒尺寸范圍為0.5~1.0μm。
7、作為本專利技術(shù)所述的一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的優(yōu)選方案，其中：所述crn涂層結(jié)構(gòu)為立方晶系結(jié)構(gòu)，crn涂層斷口形貌以等軸晶生長形式為主，crn涂層晶粒尺寸范圍為20~40nm，crn涂層厚度為0.3~0.7μm。
8、作為本專利技術(shù)所述的一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的優(yōu)選方案，其中：所述craln涂層為craln固溶體相，結(jié)構(gòu)為立方晶系結(jié)構(gòu)，craln涂層斷口形貌以等軸晶生長形式為主，craln涂層晶粒尺寸范圍為15~20nm，craln涂層厚度為1.2~1.8μm，其中cr和al的原子比是0.33~1。
9、作為本專利技術(shù)所述的一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的優(yōu)選方案，其中：(zrxyy)b2涂層為(zrxyy)b2固溶體相，(zrxyy)b2涂層為六方晶系結(jié)構(gòu)，涂層斷口形貌以柱狀晶生長形式為主，(zrxyy)b2涂層的晶粒尺寸范圍為0.5~1.0μm，(zrxyy)b2涂層厚度為0.3~0.7μm。
10、作為本專利技術(shù)所述的一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的優(yōu)選方案，其中：基材采用硬質(zhì)合金、高速鋼、金屬陶瓷、聚晶金剛石、立方氮化硼等材料中的任意一種。
11、為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本專利技術(shù)的另一個方面，本專利技術(shù)提供了如下技術(shù)方案：
12、一種上述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的制備方法，在基材上通過物理氣相沉積方法沉積多層復合結(jié)構(gòu)涂層；
13、所述(zrucrv)b2和(zrxyy)b2梯度交替涂層的沉積參數(shù)為：
14、(zrucrv)b2和(zrxyy)b2梯度交替涂層中的(zrucrv)b2交替層在溫度為730~770℃，ar壓強為4~6pa，基材上偏壓為50~60v，(zrucrv)b2靶材電源功率為2000~4500w條件下沉積得到，(zrucrv)b2靶材電源功率在依次沉積不同(zrucrv)b2交替層時從4500w到2000w梯度變化；
15、(zrucrv)b2和(zrxyy)b2梯度交替涂層中的(zrxyy)b2交替層在溫度為730~770℃，ar壓強為4~6pa，基材上偏壓為50~60v，(zrxyy)b2靶材電源功率為2000~4500w條件下沉積得到，(zrxyy)b2靶材電源功率在依次沉積不同(zrxyy)b2交替層時從2000w到4500w梯度變化。
16、作為本專利技術(shù)所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的制備方法的優(yōu)選方案，其中：crn涂層在溫度為730~770℃，n2壓強為6~8pa，靶材電源功率為8000~12000w，基材上偏壓為70~80v條件下沉積得到。
17、作為本專利技術(shù)所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的制備方法的優(yōu)選方案，其中：
18、craln涂層在溫度為730~770℃，n2壓強為6~8pa，靶材電源功率為8000~12000w，基材上偏壓為60~70v條件下沉積得到。
19、作為本專利技術(shù)所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的制備方法的優(yōu)選方案，其中：(zrxyy)b2涂層在溫度為730~770℃，ar壓強為4~6pa，靶材電源功率為2000~4500w，基材上偏壓為40~50v條件下沉積得到。
20、本專利技術(shù)的有益效果如下：
21、本專利技術(shù)提供一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具及其制備方法，包括基材和依次采用物理氣相沉積方法沉積在基材表面的多層復合結(jié)構(gòu)涂層，多層復合結(jié)構(gòu)涂層包括依次沉積在基材上的crn涂層、craln涂層、(zrucrv)b2和(zrxyy)b2梯度交替涂層、(zrxyy)b2涂層。本專利技術(shù)通過多層結(jié)構(gòu)設(shè)計，顯著提升涂層的抗氧化性、耐磨性和機械強度，以滿足航空航天、軍工、化工等領(lǐng)域極端環(huán)境下的加工使用需求。
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1.一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，包括基材和依次采用物理氣相沉積方法沉積在基材表面的多層復合結(jié)構(gòu)涂層，多層復合結(jié)構(gòu)涂層包括依次沉積在基材上的CrN涂層、CrAlN涂層、(ZruCrv)B2和(ZrxYy)B2梯度交替涂層、(ZrxYy)B2涂層，其中，4u+3v=4，4x+3y=4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，多層復合結(jié)構(gòu)涂層的總厚度為2.6~4.4μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，所述(ZruCrv)B2和(ZrxYy)B2梯度交替涂層厚度呈梯度交替，總厚度為0.8~1.2μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，所述(ZruCrv)B2和(ZrxYy)B2梯度交替涂層中(ZruCrv)B2涂層厚度梯度減小，厚度由30nm梯度減薄至10nm，層數(shù)為40~60層，(ZrxYy)B2涂層厚度梯度增大，厚度由10nm梯度增厚至30nm，層數(shù)為40~60層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，所述(ZruCrv)B2和(
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，所述(ZruCrv)B2和(ZrxYy)B2梯度交替涂層中的(ZruCrv)B2交替層的晶粒尺寸范圍為0.4~0.8μm，(ZrxYy)B2交替層的晶粒尺寸范圍為0.5~1.0μm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，所述CrN涂層結(jié)構(gòu)為立方晶系結(jié)構(gòu)，CrN涂層晶粒尺寸范圍為20~40nm，CrN涂層厚度為0.3~0.7μm。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，所述CrAlN涂層為CrAlN固溶體相，結(jié)構(gòu)為立方晶系結(jié)構(gòu)，CrAlN涂層晶粒尺寸范圍為15~20nm，CrAlN涂層厚度為1.2~1.8μm，其中Cr和Al的原子比是0.33~1。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，(ZrxYy)B2涂層為(ZrxYy)B2固溶體相，(ZrxYy)B2涂層為六方晶系結(jié)構(gòu)，(ZrxYy)B2涂層的晶粒尺寸范圍為0.5~1.0μm，(ZrxYy)B2涂層厚度為0.3~0.7μm。
10.一種權(quán)利要求1-9任一項所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具的制備方法，其特征在于，在基材上通過物理氣相沉積方法沉積多層復合結(jié)構(gòu)涂層；
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，包括基材和依次采用物理氣相沉積方法沉積在基材表面的多層復合結(jié)構(gòu)涂層，多層復合結(jié)構(gòu)涂層包括依次沉積在基材上的crn涂層、craln涂層、(zrucrv)b2和(zrxyy)b2梯度交替涂層、(zrxyy)b2涂層，其中，4u+3v=4，4x+3y=4。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，多層復合結(jié)構(gòu)涂層的總厚度為2.6~4.4μm。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，所述(zrucrv)b2和(zrxyy)b2梯度交替涂層厚度呈梯度交替，總厚度為0.8~1.2μm。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，所述(zrucrv)b2和(zrxyy)b2梯度交替涂層中(zrucrv)b2涂層厚度梯度減小，厚度由30nm梯度減薄至10nm，層數(shù)為40~60層，(zrxyy)b2涂層厚度梯度增大，厚度由10nm梯度增厚至30nm，層數(shù)為40~60層。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的多層復合結(jié)構(gòu)涂層刀具，其特征在于，所述(zrucrv)b2和(zrxyy)b2梯度交替涂層中的(zrucrv)b2交替層為(zrucrv)b2固溶體相，(zrxyy)b2交替層為(zrxyy)b2固溶體相，(zrucrv)b...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：陳瑤瑤，周賢杰，邱聯(lián)昌，鐘志強，殷磊，蘇國江，李宗強，葉育偉，廖星文，
申請(專利權(quán))人：贛州澳克泰工具技術(shù)有限公司，
類型：發(fā)明
國別省市：
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