[发明专利]一种高附着力纳米刀具涂层及其制备方法

说明书

本申请涉及硬质涂层领域，具体公开了一种高附着力纳米刀具涂层及其制备方法。高附着力纳米刀具涂层包括从内向外依次包覆在经基体改性后刀具表面的CrN界面层、AlTiN中间层、AlTiN/TiSiN连接层和TiSiN包覆层，所述CrN界面层、AlTiN中间层、AlTiN/TiSiN连接层和TiSiN包覆层均采用沉积包覆的方案进行制备。其制备方法为：S1、取基体改性刀具并活化处理；S2、待刀具活化完成后，依次沉积，制备得所述高附着力纳米刀具涂层。另外，本申请优化了刀具材料的表面结构，提高了硬质涂层在刀具表面的附着性能和抗脱落性能。

技术领域

本申请涉及硬质涂层领域，更具体地说，它涉及一种高附着力纳米刀具涂层及其制备方法。

背景技术

一般而言，在硬质涂层体系中，涂层与基体材料各不相同，在涂层的沉积过程中，涂层材料一般通过化学键、分子间作用力、机械咬合等方式沉积在基体表面。层-基材料的相互作用表现为附着，将层-基剥离所需要的力或者能量被称为结合力或者结合强度。由于涂层和基体之间的层-基界面是涂层与基体连接的纽带，不仅起到传递涂层受到的外界载荷的作用，还要承受涂层内部的应力应变。所以层-基界面结合的质量对涂层的质量和寿命影响较大。

现有技术可参考公开号为CN102517539A的中国发明专利，公开了一种提高硬质涂层（薄膜）与基体界面结合强度的方法，该方法将硬质涂层/基体复合体系于-50℃--273℃的低温或超低温下处理5-48小时实现。硬质涂层包括TiN、CrN、TiAlN、TiSiN、CrAlTiN、BN等氮化物涂层、金刚石、类金刚石等C涂层及TiC、WC等碳化物涂层。应用本发明方法，可使涂层/基体界面结合强度提高10%-50%，还可避免采用传统的高温退火方法时，基体或涂层本身性能的劣化；同时，低温或超低温处理成本低，适用的涂层/基体复合体系种类广泛。

针对上述中的相关技术，申请人认为现有的刀具的硬质涂层基体表面结构性能不佳，难以形成连续的覆盖层，不仅影响涂层的力学性能，也会影响涂层的结合强度，从而降低了纳米刀具涂层的抗脱落性能。

发明内容

为了克服现有纳米刀具涂层与基体之间结合强度不佳的缺陷，本申请提供了一种高附着力纳米刀具涂层及其制备方法，采用如下的技术方案：

第一方面，本申请提供一种高附着力纳米刀具涂层，所述高附着力纳米刀具涂层包括从内向外依次包覆在经基体改性后刀具表面的CrN界面层、AlTiN中间层、AlTiN/TiSiN连接层和TiSiN包覆层，所述CrN界面层、AlTiN中间层、AlTiN/TiSiN连接层和TiSiN包覆层均采用沉积包覆的方案进行制备。

通过采用上述技术方案，由于本申请采用了多层硬质包覆层依次沉积的技术方案，通过多层包覆的设置，一方面，能通过多层包覆的结构，满足硬质涂层设置的多种需要，同时，多层结构的硬质涂层，相对于单层结构的硬质涂层来说，能有效改善硬质涂层结构强度，在此基础上，本申请优化了刀具材料的表面结构，通过对其表面结构进行改性处理，能有效对基体表面去除粉尘颗粒的同时，降低其粗糙度，从而提高涂层与基体的勾连嵌合作用，促进粒子成核、提高膜层质量增强其结合强度，从而有效提高了硬质涂层在刀具表面的附着性能和抗脱落性能。

进一步地，所述基体改性包括打砂前处理和抛光后处理，所述基体改性步骤包括：（1）打砂前处理：取需处理的刀具材料，洗净后打砂处理，调整打砂粒度为#600；（2）抛光后处理：待打磨完成后，再对其抛光处理，控制抛光压力为10～20KPa，抛光浆料流速为125mL/min，待抛光完成后，即可完成所述基体改性。