[发明专利]一种具有PVD涂层的钛合金切削刀具材料及其制备方法

权利要求书

1.一种具有PVD涂层的钛合金切削刀具材料的制备方法，采用物理气相沉积技术中的阴极电弧蒸镀工艺制备多元涂层，其特征在于，上述工艺过程包括如下步骤：

对试样刀具进行抛光清洗：依次采用水磨砂纸逐级打磨，抛光处理，喷砂处理，使用丙酮及乙醇分别对试样刀具进行超声波清洗；

制备粘接底层：安装Ti靶，将清洁后的刀具置于工件架上后，送入真空室，使基体与弧源之间的垂直距离为200～300mm，抽真空至低于10^-3Pa，并同时对工件进行升温使其达到预设温度；通入氮气，氮气流量为600～650sccm，施加基体偏压-80V～-220V，在试样表面沉积TiN粘结底层；

制备主涂层：所述主涂层为TiCNO及TiCN混合涂层：采用的Ti靶，Ti靶电弧电流为60～65A，沉积温度为260～270℃，基体偏压为-80V～-220V，保持并通入氮气，C₂H₂及CO混合气体至反应室中反应，氮气的流量为400～500sccm，C₂H₂的流量为150～300sccm，CO的流量为80～200sccm，生成制备TiCNO及TiCN混合涂层；

制备保护涂层：所述保护涂层为TiAlZr/TiAlZrCr涂层，TiAlZr/CrN涂层，TiAlZr/ZrN涂层，TiAl/CrN涂层或TiAl/TiAlCr涂层，在制备上述多元涂层时，采取与涂层相对应的靶材及靶电弧电流，通入氮气或氩气，沉积温度为260～270℃，基体偏压为-80V～-220V。

2.根据权利要求1所述的具有PVD涂层的钛合金切削刀具材料的制备方法，其特征在于：还包括离子清洗步骤，具体为对试样刀具施加基体偏压为-350V，通入开启引弧装置，在高真空度下引弧，Ti靶所发射的离子到达试样表面，对试样表面进行离子溅射清洗，清洗时间为5～10分钟。

3.根据权利要求1或2所述的具有PVD涂层的钛合金切削刀具材料的制备方法，其特征在于：所述TiAlZr/TiAlZrCr涂层的制备方法为：采用TiAlZr靶，电弧电流为50～60A，沉积温度为260～270℃，基体偏压为-80V～-220V，并通入氩气，氩气的流量为500～650sccm，沉积TiAlZr涂层，TiAlZr涂层的厚度为300～500μm；随后采用TiAlZr靶及Cr靶，TiAl靶电弧电流为50～60A，Cr靶电弧电流为40A，沉积温度为260～270℃，基体偏压为-80V～-220V，并通入氩气及氮气，氩气的流量下降为300～400sccm，氮气的流量为200～400sccm，沉积TiAlZrCr涂层，TiAlZrCr涂层厚度为200～400μm。

4.根据权利要求1或2所述的具有PVD涂层的钛合金切削刀具材料的制备方法，其特征在于：所述TiAlZr/CrN涂层的制备方法为：采用TiAlZr靶，采用TiAlZr靶，电弧电流为50～60A，沉积温度为260～270℃，基体偏压为-80V～-220V，并通入氩气，氩气的流量为500～650sccm，沉积TiAlZr涂层，TiAlZr涂层的厚度为200～500μm；然后采用Cr靶，Cr靶电弧电流为60A，沉积温度为260～270℃，基体偏压为-80V～-220V，并通入氩气及氮气，氩气的流量下降为300～400sccm，氮气的流量为200～400sccm，沉积CrN涂层，CrN涂层厚度为200～400μm。

5.根据权利要求1或2所述的具有PVD涂层的钛合金切削刀具材料的制备方法，其特征在于：所述TiAlZr/ZrN涂层的制备方法为：采用TiAlZr靶，采用TiAlZr靶，电弧电流为50～60A，沉积温度为260～270℃，基体偏压为-80V～-220V，并通入氩气，氩气的流量为500～650sccm，沉积TiAlZr涂层，TiAlZr涂层的厚度为200～500μm；然后制备Zr涂层，采用Zr靶，Zr靶电弧电流为60A，沉积温度为260～270℃，基体偏压为-80V～-220V，并通入氩气及氮气，氩气的流量下降为300～400sccm，氮气的流量为200～400sccm，沉积ZrN涂层，ZrN涂层厚度为200～400μm。