[发明专利]MoNbC/MoNbCN叠层复合涂层刀具及其制备工艺

摘要

本发明属于机械制造切削刀具领域，特别是涉及一种MoNbC/MoNbCN叠层复合涂层刀具及其制备工艺。本发明采用中频磁控溅射+电弧离子镀的复合镀膜方法，直接采用MoNbC复合靶作碳源，且沉积温度控制在300℃以下，可在更为广泛的刀具或工具基体上制备。本发明所制备的MoNbC/MoNbCN叠层复合涂层刀具，刀具基体表面沉积有涂层，所述涂层从内到外依次为：Ti过渡层、MoNbC涂层与MoNbCN涂层交替的复合叠层结构，最外层为MoNbCN涂层，所制备的MoNbC/MoNbCN叠层复合涂层刀具综合了MoNbC碳化物涂层、MoNbCN碳氮化合物涂层及叠层结构的优点，较现有碳氮化合物涂层刀具有更优良的物理机械性能，可广泛应用于淬硬钢、铝合金等难加工材料的高速、高精密连续或断续切削加工。

主权项

1.一种MoNbC/MoNbCN叠层复合涂层刀具的制备工艺，其特征在于：刀具基体材料为高速钢、工具钢、模具钢、硬质合金、陶瓷、金刚石、立方氮化硼中的一种，刀具基体表面沉积有涂层，所述涂层从内到外依次为：Ti过渡层、MoNbC涂层与MoNbCN涂层交替的复合叠层结构，最外层为MoNbCN涂层；涂层刀具沉积方式为采用中频磁控溅射+电弧离子镀复合镀膜方法，沉积时使用2个中频磁控溅射MoNbC复合靶，2个电弧离子镀Ti靶：首先采用电弧离子镀沉积Ti过渡层，然后采用中频磁控溅射方法交替沉积MoNbC涂层与MoNbCN涂层，最外层为MoNbCN涂层； 中频磁控溅射MoNbC复合靶中包含重量分数为50‑70wt％的Mo、20‑30wt％的Nb和10‑20wt％的C，其制备工艺为：(1)对刀具基体表面前处理：首先将刀具基体表面抛光，然后依次放入酒精和丙酮中，超声清洗各40min，吹风干燥充分后迅速放入镀膜机，抽真空至8.0×10^‑3Pa，加热至280℃，保温40min；(2)对刀具基体表面离子清洗：通Ar气，其压力为1.1Pa，开启偏压电源，电压500V，占空比0.4，辉光放电清洗40min；降低偏压至400V，占空比0.3，开启离子源离子清洗35min，开启电弧离子镀Ti靶电源，Ti靶电流70A，偏压250V，占空比0.2，离子轰击2～3min；(3)采用电弧离子镀在刀具基体表面沉积Ti过渡层：调Ar气压0.8～0.9Pa，偏压降至170V，电弧离子镀Ti靶电流80A，沉积温度200℃，沉积Ti过渡层4～5min；(4)采用中频磁控溅射在Ti过渡层上沉积MoNbC涂层：关闭电弧离子镀Ti靶电源，调Ar气压0.8～0.9Pa，偏压调至200V，沉积温度180℃，开启中频磁控溅射MoNbC复合靶电流30A，沉积MoNbC涂层3～4min；(5)采用中频磁控溅射在MoNbC涂层上沉积MoNbCN涂层：开启N₂，N₂气压为1.4Pa，调Ar气压0.7～0.8Pa，偏压150V，调中频磁控溅射MoNbC复合靶电流35A，沉积温度180℃，复合沉积MoNbCN涂层3～4min，沉积完成后关闭N₂；(6)采用中频磁控溅射在MoNbCN涂层上沉积MoNbC涂层：调Ar气压0.8～0.9Pa，偏压调至200V，沉积温度180℃，开启中频磁控溅射MoNbC复合靶电流30A，沉积MoNbC涂层3～4min；(7)重复(5)、(6)、(5)……(6)、(5)，交替沉积MoNbC涂层、MoNbCN涂层、MoNbC涂层···MoNbC涂层、MoNbCN涂层，共沉积80min：(8)后处理：关闭各靶电源、离子源及气体源，涂层结束。