[发明专利]SiNbC/SiNbCN叠层复合涂层刀具及其制备工艺

权利要求书

1.一种SiNbC/SiNbCN叠层复合涂层刀具，其特征在于：在刀具基体上从内到外依次为：Ti过渡层、SiNbC涂层与SiNbCN涂层交替的复合叠层结构，最外层为SiNbCN涂层；

其中：

刀具基体材料为高速钢、工具钢、模具钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼中的一种。

2.一种SiNbC/SiNbCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：沉积方式为采用非平衡磁控溅射+电弧离子镀复合镀膜方法，沉积时使用2个非平衡磁控溅射SiNbC复合靶，2个电弧离子镀Ti靶：首先采用电弧离子镀沉积Ti过渡层，然后采用非平衡磁控溅射方法交替沉积SiNbC涂层与SiNbCN涂层，最外层为SiNbCN涂层。

3.根据权利要求2所述的SiNbC/SiNbCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：非平衡磁控溅射SiNbC复合靶中包含重量分数为40-70wt％的Si、20-40wt％的Nb和10-20wt％的C。

4.根据权利要求2或3所述的SiNbC/SiNbCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：具体包括以下步骤：

(1)对刀具基体表面预处理；

(2)对刀具基体表面离子清洗；

(3)采用电弧离子镀在刀具基体表面沉积Ti过渡层；

(4)采用非平衡磁控溅射方法在Ti过渡层上沉积SiNbC涂层；

(5)采用非平衡磁控溅射方法在SiNbC涂层上沉积SiNbCN涂层；

(6)采用非平衡磁控溅射方法在SiNbCN涂层上沉积SiNbC涂层；

(7)重复(5)、(6)、(5)……(6)、(5)，交替沉积SiNbCN涂层、SiNbC涂层、SiNbCN涂层……SiNbC涂层、SiNbCN涂层，共沉积75min；

(8)后处理：关闭各靶电源、离子源及气体源，涂层结束。

5.根据权利要求4所述的SiNbC/SiNbCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：步骤(1)中首先将刀具基体表面抛光，然后依次放入酒精和丙酮中，超声清洗各40min，干燥充分后迅速放入镀膜机，抽真空至8.0×10^-3Pa，加热至280℃，保温40min。

6.根据权利要求4所述的SiNbC/SiNbCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：步骤(2)中通Ar气，调其压力为1.1Pa，开启偏压电源，电压600V，占空比0.2，辉光放电清洗50min；降低偏压至400V，占空比0.2，开启离子源离子清洗45min，开启电弧离子镀Ti靶电源，Ti靶电流65A，偏压250V，占空比0.2，离子轰击1～2min。

7.根据权利要求4所述的SiNbC/SiNbCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：步骤(3)中调Ar气压0.8～0.9Pa，偏压降至170V，电弧离子镀Ti靶电流90A，沉积温度260℃，沉积Ti过渡层5～6min。

8.根据权利要求4所述的SiNbC/SiNbCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：步骤(4)中关闭电弧离子镀Ti靶电源，调Ar气压0.8～0.9Pa，偏压调至150V，沉积温度210℃，开启非平衡磁控溅射SiNbC复合靶电流25A，沉积SiNbC涂层1～2min。

9.根据权利要求4所述的SiNbC/SiNbCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：步骤(5)中开启N₂，调N₂气压为1.4Pa，Ar气压0.7～0.8Pa，偏压150V，调非平衡磁控溅射SiNbC复合靶电流30A，沉积温度210℃，复合沉积SiNbCN涂层1～2min，沉积完成关闭N₂。

10.根据权利要求4所述的SiNbC/SiNbCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：步骤(6)中调Ar气压0.8～0.9Pa，偏压调至150V，沉积温度210℃，开启非平衡磁控溅射SiNbC复合靶电流25A，沉积SiNbC涂层1～2min。