[发明专利]被覆件及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种被覆件及其制造方法。

背景技术

PVD镀膜工艺在工业领域有着广泛的应用，其中，TiN、TiAlN薄膜镀覆在刀具或模具表面能大幅提高刀具和模具的使用寿命。然而，随着金属切削加工朝高切削速度、高进给速度、高可靠性、长寿命、高精度和良好的切削控制性方面发展，对表面涂层的性能提出了更高的要求。传统的TiN、TiAlN涂层在硬度、耐磨性及润滑性等方面已经不能满足要求。

研究发现，在TiN中掺入Si可以进一步提高其硬度，但是韧性较低，在用于切削高硬度材料时，刀具的刃口易产生卷刃。

发明内容

鉴于此，提供一种具有良好的硬度、耐磨性及润滑性的被覆件。

另外，还提供一种上述被覆件的制造方法。

一种被覆件，包括基体及形成于该基体上的梯度润滑层，所述梯度润滑层为TiAlMoN层，所述梯度润滑层中N原子的百分含量由靠近基体至远离基体的方向呈梯度增加。

一种被覆件的制造方法，其包括如下步骤：

提供基体；

以氮气为反应气体，采用钛铝复合靶及钼靶为靶材，通过电弧离子镀膜法于该基体的表面形成梯度润滑层，所述梯度润滑层中N原子的百分含量由靠近基体至远离基体的方向呈梯度增加。

在所述梯度润滑层的形成过程中，Mo元素的加入可抑制TiN、AlN晶粒的长大，使得梯度润滑层中的TiN、AlN晶粒的粒径维持在纳米级，从而显著地提高了所述梯度润滑层的硬度、韧性及致密性。所述梯度润滑层的硬度及韧性的提高，可显著地提高所述被覆件的耐磨性。

此外，Mo元素的加入还可降低所述梯度润滑层的摩擦系数，使梯度润滑层具有较好的润滑性，从而减轻所述被覆件的表面摩擦。当被覆件为切削刀具时，可降低切削刀具与切屑之间的粘附性，起到减少切削热的作用，使其加工硬度较低的材料以及粘性较大的材料时更具优势。

附图说明

图1是本发明较佳实施方式被覆件的剖视示意图。

主要元件符号说明

被覆件        10

基体          11

结合层        13

梯度润滑层    15

具体实施方式

请参阅图1，本发明一较佳实施例的被覆件10包括基体11及形成于该基体11表面的梯度润滑层15。该基体11的材质可以为高速钢、硬质合金及不锈钢等。该被覆件10可以为各类切削刀具、精密量具、模具、3C电子产品外壳及各种建筑装饰件等。

所述梯度润滑层15为TiAlMoN层。所述梯度润滑层15中N原子的百分含量由靠近基体11至远离基体11的方向呈梯度增加。所述梯度润滑层15的厚度为0.7～3.0μm，其可通过电弧离子镀膜法形成。

该被覆件10还包括形成于该基体11与梯度润滑层15之间的结合层13。该结合层13为TiAl层。所述结合层13的形成用以增强所述梯度润滑层15与基体11之间的结合力。所述结合层13的厚度为50～200nm。

所述被覆件10的制造方法主要包括如下步骤：

提供基体11，该基体11可以通过冲压成型得到，其具有待制得的被覆件10的结构。

将所述基体11放入盛装有乙醇及/或丙酮溶液的超声波清洗器中进行震动清洗，以除去基体11表面的杂质和油污。清洗完毕后烘干备用。

再对基体11的表面进行氩气等离子体清洗，进一步去除基体11表面的油污，以改善基体11表面与后续涂层的结合力。对基体11的表面进行氩气等离子体清洗的方法包括如下步骤：将基体11放入一电弧离子镀膜机(图未示)的镀膜室内的工件架上，对该镀膜室进行抽真空处理至真空度为3.0×10^-3Pa，以300～500sccm(标准状态毫升/分钟)的流量向镀膜室内通入纯度为99.999％的氩气(工作气体)，于基体11上施加-300～-800V的偏压，在所述镀膜室中形成高频电压，使所述氩气发生离子化而产生氩气等离子体对基体11的表面进行物理轰击，而达到对基体11表面清洗的目的。所述氩气等离子体清洗的时间为3～10min。

采用电弧离子镀膜法的方式在基体11表面依次形成结合层13及梯度润滑层15。所述结合层13为TiAl层，所述梯度润滑层15为TiAlMoN层，该梯度润滑层15中N原子的百分含量由靠近基体11至远离基体11的方向呈梯度增加。形成该结合层13及梯度润滑层15的具体操作方法及工艺参数为：