[发明专利]复合涂层、自润滑复合涂层刀具及其制备方法

权利要求书

1.一种自润滑复合涂层刀具，其特征在于，所述自润滑复合涂层刀具包括刀体和依次设置在刀体表面的TiAlCN层和TiAlBN层；所述TiAlCN层的厚度为1.8-2.2μm；所述TiAlBN层的厚度为2-3μm；

所述自润滑复合涂层刀具的制备方法，包括以下步骤：

（1）沉积TiAlCN层

在含有氮气的气体环境中，以石墨靶、TiAl复合靶和钛靶为靶材，通过磁控溅射镀膜法在刀体表面沉积TiAlCN层，得到设置有TiAlCN层的刀具坯体；基于石墨靶的溅射功率为800-1200W，基于TiAl复合靶的溅射功率为2800-3200W，基于钛靶的溅射功率为300-400W；

（2）沉积TiAlBN层

在含有氮气的气体环境中，以TiB₂靶、TiAl复合靶和钛靶为靶材，通过磁控溅射镀膜在步骤（1）得到的刀具坯体的TiAlCN层表面沉积TiAlBN层，得到自润滑复合涂层刀具；基于TiB₂靶的溅射功率为5800-6200W，基于TiAl复合靶的溅射功率为800-1200W，基于钛靶的溅射功率为300-400W。

2.根据权利要求1所述的自润滑复合涂层刀具，其特征在于，所述自润滑复合涂层刀具还包括过渡层，所述过渡层位于刀体和TiAlCN层之间；

所述过渡层为Ti、TiAl或CrAl；

所述过渡层的厚度为300-400nm。

3.根据权利要求1或2所述的自润滑复合涂层刀具，其特征在于，所述刀体为高速钢刀体、硬质合金刀体，或者表面设有超硬材料的高速钢刀体或硬质合金刀体，所述超硬材料为聚晶立方氮化硼或金刚石。

4.一种如权利要求1所述的自润滑复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）沉积TiAlCN层

在含有氮气的气体环境中，以石墨靶、TiAl复合靶和钛靶为靶材，通过磁控溅射镀膜法在刀体表面沉积TiAlCN层，得到设置有TiAlCN层的刀具坯体；基于石墨靶的溅射功率为800-1200W，基于TiAl复合靶的溅射功率为2800-3200W，基于钛靶的溅射功率为300-400W；

（2）沉积TiAlBN层

在含有氮气的气体环境中，以TiB₂靶、TiAl复合靶和钛靶为靶材，通过磁控溅射镀膜在步骤（1）得到的刀具坯体的TiAlCN层表面沉积TiAlBN层，得到自润滑复合涂层刀具；基于TiB₂靶的溅射功率为5800-6200W，基于TiAl复合靶的溅射功率为800-1200W，基于钛靶的溅射功率为300-400W。

5.根据权利要求4所述的自润滑复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，在刀体表面沉积TiAlCN层前，在刀体表面沉积过渡层，所述过渡层的沉积方法为：

在氩气环境中，以Ti、TiAl或CrAl为靶材，通过磁控溅射镀膜法在刀体表面沉积过渡层；基于Ti、TiAl或CrAl靶材的溅射功率为1300-1700W。

6.根据权利要求5所述的自润滑复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，所述过渡层的沉积温度为500-700℃，所述过渡层的沉积时间为10-20min，所述过渡层的沉积厚度为300-400nm。

7.根据权利要求4-6任一项所述的自润滑复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述TiAl复合靶中Al元素和Ti元素的面积比为3:5。

8.根据权利要求4-6任一项所述的自润滑复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述沉积的温度为500-700℃，所述沉积的时间为1h，所述沉积的厚度为1.8-2.2μm。

9.根据权利要求4-6任一项所述的自润滑复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，步骤（1）中，所述气体环境为氮气和氩气，所述氮气的流量为100sccm，氩气的流量为50sccm。