[发明专利]复合涂层、自润滑复合涂层刀具及其制备方法

说明书

本发明涉及一种复合涂层、自润滑复合涂层刀具及其制备方法，属于涂层刀具技术领域。本发明提供了一种复合涂层，所述复合涂层包括TiAlCN层和TiAlBN层。TiAlCN层中的Al元素有利于提高涂层的抗氧化能力，C元素有利于降低涂层的摩擦系数。TiAlBN层具有良好的耐高温氧化性和显微硬度，具有良好的耐磨润滑性。TiAlCN/TiAlBN复合涂层设置在刀体表面，能够降低刀具的摩擦系数，具有良好的耐磨性和自润滑性，可有效延长刀具的使用寿命，降低工件的表面粗糙度。

技术领域

本发明涉及一种复合涂层、自润滑复合涂层刀具及其制备方法，属于涂层刀具技术领域。

背景技术

随着切削技术的发展，要求切削加工具有高速、高效、高精等特点，对刀具的性能提出了更高的要求，无涂层刀具由于耐磨性差、摩擦系数高、使用寿命短等缺陷，已无法满足切削加工的要求。

涂层刀具是在硬质合金或高速钢(HSS)基体表面上，利用气相沉积方法涂覆一薄层耐磨性好的难熔金属或非金属化合物(也可涂覆在陶瓷、金刚石和立方氮化硼等超硬材料刀片上)而制备的，难熔金属或非金属化合物的涂层可作为化学屏障和热屏障，减少了刀具与工件间的扩散和化学反应，从而减少基体的磨损，涂层的组成和各元素的配比都将影响涂层刀具的使用寿命，以及涂层刀具加工得到的工件的表面质量，需要提供一种复合涂层，使得含有该复合涂层的复合涂层刀具加工得到的工件具有良好的表面质量，且具有较长的使用寿命。

发明内容

本发明的目的在于提供一种复合涂层，该复合涂层设置在刀体表面，能够缓解现有刀具耐磨润滑性差的缺陷。

本发明的另一个目的在于提供一种自润滑复合涂层刀具，该刀具能够缓解现有刀具耐磨润滑性差的缺陷。

本发明的目的还在于提供一种自润滑复合涂层刀具的制备方法，该方法可缓解现有刀具制备方法繁琐、成本高的缺陷。

本发明的技术方案如下：

一种复合涂层，所述复合涂层包括TiAlCN层和TiAlBN层。

TiAlCN层中的Al元素有利于提高涂层的抗氧化能力，TiAlCN层中的C元素有利于降低涂层的摩擦系数，TiAlCN层中Ti元素、Al元素、C元素和N元素有利于降低晶粒尺寸。TiAlBN层具有良好的耐高温氧化性和显微硬度，是良好的耐磨材料，TiAlBN层同时存在TiAlN相和六方BN相，具有良好的耐磨润滑性。

优选地，所述TiAlCN层的厚度为1.8-2.2μm；

所述TiAlBN层的厚度为2-3μm。

一种自润滑复合涂层刀具，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。

需要说明的是，包括刀体和依次设置在刀体表面的TiAlCN层和TiAlBN层的自润滑复合涂层刀具记为TiAlCN/TiAlBN自润滑复合涂层刀具，TiAlCN/TiAlBN中的“/”是“和”的意思，TiAlCN/TiAlBN自润滑复合涂层刀具是指含TiAlCN层和TiAlBN层的自润滑复合涂层刀具。TiAlCN层指的是TiAlCN层中含Ti元素、Al元素、C元素和N元素，TiAlBN层指的是TiAlBN层中含Ti元素、Al元素、B元素和N元素。

需要说明的是，设置在刀体表面的TiAlCN层和TiAlBN层中的表面可以是整个刀体表面，也可以是部分刀体表面，如只设置在切削的刀头部位。

应当理解的是，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层指的是，本领域技术人员根据需要可在刀体和TiAlCN层之间设置过渡层，如Ti、TiAl或CrAl，过渡层可以是一层，也可以是多层，本领域技术人员根据需要可以在TiAlCN层和TiAlBN层之间设置一层或多层涂层，本领域技术人员根据需要可以在TiAlBN层表面设置一层或多层涂层。