[发明专利]硬质薄膜、具备硬质薄膜的产品及该产品的制作方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种硬质薄膜、具备该硬质薄膜的产品、及该产品的制作方法。

背景技术

硬质薄膜广泛地应用于硬质合金、高速钢、以及陶瓷等材料的表面以制作出高硬度及高耐磨性的产品。现有的硬质薄膜主要为氮钛铝(TiAlN)薄膜。然，在对产品硬度有更高要求时，如刀具，单纯的氮钛铝薄膜的硬度和耐磨性能还略显不足。

目前，高切削速度、高进给速度、高可靠性、高精度和长寿命是刀具的发展方向，而不用或少用冷却液的干式切削技术，由于效率高，对环境污染小，正逐步成为切削技术的主流。然这些技术对刀具涂层的性能提出了更高的性能要求，尤其是长时间的干式切削将导致刀具与被切削件接触处温度迅速升至600-800摄氏度以上，这些条件不仅要求涂层具有优异的高温抗氧化性能，还要求涂层具有更高硬度、耐摩擦等性能，单纯氮钛铝薄膜的硬度和耐磨性能以难以满足要求。

发明内容

鉴于上述内容，有必要提供一种高硬度、高耐磨损性的硬质薄膜。

另外，还有必要提供一种具备上述硬质薄膜的产品。

此外，有必要提供一种上述产品的制作方法。

一种硬质薄膜，包括多层复合膜层及至少一镍(Ni)层，每一所述复合膜层包括多层氮钛铝层与多层氮铬铝(CrAlN)层，该多层氮钛铝层与多层氮铬铝层交替排列，所述镍层形成于二相邻复合膜层之间。

一种产品，包括基体及形成于基体上的硬质薄膜，所述硬质薄膜包括多层复合膜层及至少一层镍层，每一所述复合膜层包括多层氮钛铝层与多层氮铬铝层，该多层氮钛铝层与多层氮铬铝层交替排列，所述镍层形成于二相邻复合膜层之间。

一种产品的制作方法，包括以下步骤：

提供一基体；

将基体置入镀膜机中交替沉积氮钛铝层与氮铬铝层以形成一复合膜层后，于该复合膜层表面沉积一镍层；

于该镍层表面沉积另一复合层，

照上述过程循环沉积，制得所述产品，使得产品最外层为一复合膜层。

本硬质薄膜由氮钛铝层、氮铬铝层及镍层沉积形成，该具备高硬度及优良的耐磨性能氮钛铝层与氮铬铝层交替沉积，通过交替沉积且结合纳米多层薄膜的硬化效应可使得硬质薄膜整体具有较高的硬度，硬度可高达40Gpa，可耐高温至900℃。通过间隔地加入镍层可缓解硬质薄膜的内应力，延长硬质薄膜的使用寿命。

附图说明

图1是本发明较佳实施例具备硬质薄膜的产品的剖视示意图；

图2是图1所示产品的制作方法流程图；

图3是图1产品的制作过程中所用镀膜机结构示意图。

主要元件符号说明

产品        10

基体        11

硬质薄膜    12

复合膜层    120

氮钛铝层    121

氮铬铝层    122

镍层        130

镀膜机        100

镀膜室        20

真空泵        30

轨迹          21

第一靶材      22

第二靶材      23

第三靶材      24

气源通道      25

具体实施方式

请参阅图1，本发明一较佳实施例的产品10，包括基体11、及形成在基体11上的硬质薄膜12。所述产品10可为刀具，该基体11的材质可为硬质合金、高速钢、陶瓷、以及金属陶瓷等。

所述硬质薄膜12通过PVD(物理气相沉积)镀膜形成在该基体11的表面，该硬质薄膜12包括多层复合膜层120及至少一层镍(Ni)层130。每一复合膜层120包括多层氮钛铝(TiAlN)层121与多层氮铬铝(CrAlN)层122，该多层氮钛铝层121与多层氮铬铝层122交替排列。所述多层氮钛铝层121与多层氮铬铝层122的层数分别优选为5-8层。每一所述镍层130层叠于两复合膜层120之间，用以缓解硬质薄膜12的内应力。所述交替排列的多层氮钛铝层121与多层氮铬铝层122的总厚度在8-20纳米之间。每一镍层130的厚度为20-40纳米。