[发明专利]一种涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种涂层，包覆于切削工具表面，包括依次设置的基层、功能层以及外层，其中：基层为AlCrN层，涂覆于切削工具表面；功能层包括第一层和第二层，第一层与第二层交错层叠循环多次，第一层位于基层背离切削工具的一侧，第一层为AlCrN层，第二层为AlCrN层和TiSiBNbN层的复合层；外层为TiSiBNbN层，位于第二层背离第一层的一侧，通过上述方式获得的涂层具有立方相氮化硼，有助于提高涂层硬度，涂层还具有Nb元素，能有效缓解AlCrN热分解的过程，并细化晶粒，有利于提高涂层的强度，以及涂层设为特定结构比例的纳米多层，即特定结构比例的基层、功能层以及外层，能有缓解效涂层残余应力。

技术领域

本发明涉及材料切削领域，特别是涉及一种涂层及其制备方法。

背景技术

现代切削工具例如数控刀具所采用的材料一般为高速钢、硬质合金、陶瓷等材料，利用切削工具对金属机械或者其他材料进行切削加工时，在某些情况下，上述切削工具的硬度已不能满足对其他物品进行铣削加工。

为了增加切削工具的硬度，目前对切削工具表面进行涂层处理，这些涂层一般使用CVD(化学气相沉积)工艺和/或PVD(物理气相沉积)工艺施加，使得具有涂层的切削工具拥有更长的使用寿命，且切削工具涂层一般选用含AlCrN成分的涂层，这种涂层因其具有高硬度、高耐磨性、高抗氧化能力等优点在材料切削领域得到广泛应用。

但将具有AlCrN成分涂层的切削工具应用至铣削加工P20钢或者更高硬度的材料时，涂层硬度不高，耐磨性能较差，切削工具磨损快，使用寿命不足以满足生产需要。

发明内容

基于此，有必要针对切削工具表面涂层硬度低，耐磨性差的问题，提供一种涂层及其制备方法。

一种涂层，包覆于切削工具表面，包括依次设置的基层、功能层以及外层，其中：

所述基层为AlCrN层，涂覆于所述切削工具表面；

所述功能层包括第一层和第二层，所述第一层与所述第二层交错层叠循环多次，所述第一层位于所述基层背离所述切削工具的一侧，所述第一层为AlCrN层，所述第二层为AlCrN层和TiSiBNbN层的复合层；

所述外层为TiSiBNbN层，位于所述第二层背离所述第一层的一侧。

上述涂层，通过将基层设为耐磨性好、抗氧化性好的AlCrN，有助于提高涂层硬度，并使涂层耐磨性能得到提高；以及将功能层设为交错层叠循环多次的第一层和第二层，第一层为AlCrN层，第二层为AlCrN层与TiSiBNbN层的复合层，即功能层结合了AlCrN的优良耐磨性和抗氧化性以及TiSiBNbN的高硬度、摩擦系数低的特点，一方面有助于提高涂层硬度和耐磨性，另一方面在对切削工具进行镀膜的过程中，涂层中含有Nb元素有效缓解AlCrN热分解的过程，并细化晶粒，有利于提高涂层的强度；将外层设为硬度高、摩擦系数低的TiSiBNbN层时，也有助于提高涂层硬度和耐磨性，从而当具有上述涂层的切削工具应用在铣削过程中时，会减少切削工具的磨损，利于保护切削工具，提高切削工具的使用寿命。

在其中一个实施方式中，所述第一层与所述第二层交错层叠的循环次数为3次-10次。

在其中一个实施方式中，所述第二层中的AlCrN层与TiSIBNbN层的厚度均少于20nm，且AlCrN层与TiSIBNbN层厚度比例为2：1。

在其中一个实施方式中，所述第一层与所述第二层层厚度比例为1：1。

在其中一个实施方式中，所述功能层总厚度在0.5um-3.0um。

在其中一个实施方式中，所述基层厚度在0.2um-2.0um。

在其中一个实施方式中，所述外层厚度在0.2um-1.0um。

在其中一个实施方式中，所述涂层总厚度在1um-5um。