[发明专利]一种高熵合金氮化物刀具涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种高熵合金氮化物刀具涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

对刀具基体依次进行除油处理和清洗；

以AlTiVNbCr高熵合金靶和B靶为溅射源、氩气和氮气的混合气体为工作气体，采用射频磁控溅射和直流磁控溅射相结合的方式，在清洗后的刀具基体上沉积出(AlTiVNbCr)BN高熵合金氮化物涂层；

其中，沉积过程中，所述刀具基体温度为350~450℃，所述刀具基体偏压为150~250V，工件架转速为5r/min，靶基距为65mm，所述氩气流量为6~7sccm，氮气流量为1~2sccm，AlTiVNbCr高熵合金靶连接射频电源，AlTiVNbCr高熵合金靶功率为200W，B靶连接直流电源，B靶功率为13~75W，沉积时间为120min；

所述刀具涂层结构为BCC+FCC相；

所述刀具涂层的成分为(AlTiVNbCr)BN；其中，Al含量为：13.82~16.02at.%，Ti含量为：4.36~6.22at.%，V含量为：2.90~4.21at.%，Nb含量为：5.02~6.35at.%，Cr含量为：4.44~6.15at.%，N含量为：55.49~57.89at.%，B含量为：3.16~13.94at.%。

2.如权利要求1所述的一种高熵合金氮化物刀具涂层的制备方法，其特征在于，所述清洗包括：

采用无水乙醇对除油处理后的刀具基体进行超声清洗；

将无水乙醇清洗后的刀具基体吹干；

对吹干后的刀具基体进行辉光清洗。

3.如权利要求2所述的一种高熵合金氮化物刀具涂层的制备方法，其特征在于，所述辉光清洗条件为：

真空度小于2.0×10^-3Pa，工作气压为0.74Pa，氩气流量60sccm，刀具基体偏压为-400V，清洗时间为20min。

4.如权利要求1-3任一所述的一种高熵合金氮化物刀具涂层的制备方法，其特征在于，所述AlTiVNbCr高熵合金靶和B靶均采用热等静压的方式制得。

5.如权利要求4所述的一种高熵合金氮化物刀具涂层的制备方法，其特征在于，所述(AlTiVNbCr)BN高熵合金氮化物涂层的厚度为0.69~0.85μm，膜基结合力为53.50~86.05N，硬度为44.88~60.26GPa，摩擦系数为0.62~0.73。

6.如权利要求5所述的一种高熵合金氮化物刀具涂层的制备方法，其特征在于，在刀具基体上制备所述(AlTiVNbCr)BN高熵合金氮化物涂层时，同步在硅片上制备所述(AlTiVNbCr)BN高熵合金氮化物涂层，所述硅片上的所述(AlTiVNbCr)BN高熵合金氮化物涂层用于检验涂层性质。

7.如权利要求2所述的一种高熵合金氮化物刀具涂层的制备方法，其特征在于，采用无水乙醇对除油处理后的刀具基体进行超声清洗包括：

将刀具基体放入无水乙醇中常温超声清洗3次，每次清洗15min。

8.如权利要求7所述的一种高熵合金氮化物刀具涂层的制备方法，其特征在于，采用无水乙醇对除油处理后的刀具基体进行超声清洗之前还包括：

采用流动的去离子水将除油处理后的刀具基体冲洗干净。

9.采用权利要求1-8任一所述的制备方法制得的一种高熵合金氮化物刀具涂层。

10.如权利要求9所述的一种高熵合金氮化物刀具涂层，其特征在于，所述刀具涂层的厚度为0.69~0.85μm，膜基结合力为53.50~86.05N，硬度为44.88~60.26GPa，摩擦系数为0.62~0.73。