[发明专利]一种纳米刀具涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种纳米刀具涂层，其特征在于，包括刀具基体以及依次在所述刀具基体表面沉积的过渡层、支撑层、界面层和功能顶层；所述过渡层为Ti过渡层；所述支撑层为TiAlTaN梯度涂层；所述界面层为WS₂/TaO交替沉积的纳米多层涂层；所述功能顶层为TiAlN/WS₂/TaO复合涂层；所述支撑层与所述界面层之间、所述界面层和所述功能顶层之间通过纳米波纹结构连接。

2.根据权利要求1所述的纳米刀具涂层，其特征在于，所述刀具基体为高速钢、硬质合金或陶瓷。

3.根据权利要求1所述的纳米刀具涂层，其特征在于，所述支撑层、界面层和功能顶层的厚度均为1-2µm。

4.根据权利要求1所述的纳米刀具涂层，其特征在于，所述界面层中WS₂层厚度为55-65nm；TaO层厚度为70-85nm，总层数为10-30层。

5.根据权利要求1所述的纳米刀具涂层，其特征在于，所述纳米波纹结构的深度为5-20nm，宽度为20-150nm，槽间距为150-300nm。

6.权利要求1-5任一项所述的纳米刀具涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1、通过TiAl合金靶在预处理后的基体表面磁控溅射沉积Ti，得到过渡层；

S2、氮气气氛下，使用TiAl合金靶和Ta靶，通过磁控溅射在S1步骤所述过渡层表面沉积TiAlTaN梯度涂层，采用飞秒激光技术在梯度涂层表面加工出纳米波纹结构，得到支撑层；

S3、氧气气氛下，使用WS₂靶和Ta靶，通过磁控溅射在S2步骤所述支撑层表面交替循环沉积WS₂/TaO多层纳米涂层，采用飞秒激光技术在多层纳米涂层表面加工出纳米波纹结构，得到界面层；

S4、氮气气氛下，使用TiAl合金靶、WS₂靶和TaO靶，通过磁控溅射在S3步骤所述界面层表面以共沉积的方式沉积TiAlN/WS₂/TaO复合涂层，得到所述功能顶层。

7.根据权利要求6所述的纳米刀具涂层的制备方法，其特征在于，在S1步骤中，所述预处理是对基体表面进行研磨、抛光和超声波清洗；所述清洗的溶剂为水和/或有机溶剂；所述有机溶剂为乙醇或丙酮。

8.根据权利要求6所述的纳米刀具涂层的制备方法，其特征在于，在S2步骤中，所述沉积过程中TiAl合金靶的溅射功率保持不变，Ta靶溅射功率持续增强；TiAl合金靶的溅射功率为850-950W，Ta靶的变化功率为8-200W。

9.根据权利要求6所述的纳米刀具涂层的制备方法，其特征在于，在S2和S3步骤中，所述飞秒激光技术的激光脉冲能量为0.5-2μJ，激光频率为500-1000Hz，激光扫描速度为100-1000µm/s。

10.根据权利要求6所述的纳米刀具涂层的制备方法，其特征在于，沉积过程中样品台加热温度为350-450℃，真空度为6.0×10^-3-8.0×10^-3Pa；所述磁控溅射的气体为氩气，总气压为0.4-0.6Pa。