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一种软硬复合纳米多层涂层刀具及其制备方法
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Soft-hard composite nanometer multi-coating cutter and preparation method thereof

申请号:201810218285.4 申请日:2018-03-16
摘要:本发明提供了一种软硬复合纳米多层涂层刀具及其制备方法。该刀具基体材料为硬质合金,涂层由下至上依次为Zr过渡层、(ZrN‑CrCN)x周期复合多层纳米硬涂层、WS2软涂层。制备该涂层仅采用N2作为反应气体,其余涂层元素均为固态靶材,有效防止了在沉积不同层的涂层时出现污染。WS2软涂层具有极低的剪切强度和摩擦系数,(ZrN‑CrCN)x周期复合多层纳米硬涂层具有极高的耐磨性,Zr作为过渡层是为了减少涂层与基体间的残余热应力,从而提高涂层与基体的结合力。极大的提高了刀具的耐磨性并且降低了刀具在切削时的切削力和切削温度,从而使得刀具更能适应干切削中恶劣的切削环境。
Abstract: The invention provides a soft-hard composite nanometer multi-coating cutter and a preparation method thereof. The soft-hard composite nanometer multi-coating cutter is characterized in that a matrix material is hard alloy, and the coatings include a Zr transition layer, a (ZrN-CrCN)x periodic composite multilayer nano hard coating and a WS2 soft coating in sequence from bottom to top. In preparation of the coatings, only N2 is adopted as reaction gas, the other coating elements are solid targets respectively, so that the pollution in deposition of different coatings is effectively prevented. The WS2 soft coating has extremely-low shearing strength and friction coefficient, the (ZrN-CrCN)x periodic composite multilayer nano hard coating has extremely-high wear resistance, and as a transition layer, Zr is used for reducing residual heat stress between the coatings and the matrix, so that the bonding force between the coatings and the matrix is improved; the wear resistance of the cutteris greatly improved, and the cutting force and the cutting temperature of the cutter in cutting are reduced, so that the cutter can better adapt to severe cutting environment in cutting.
申请人: 厦门大学
Applicant: UNIV XIAMEN
地址: 361000 福建省厦门市思明南********(隐藏)
发明(设计)人: 连云崧 穆晨亮 姚斌 卓勇 肖望强 陈汇丰
Inventor: LIAN YUNSONG; MU CHENLIANG; YAO BIN; ZHUO YONG; XIAO WANGQIANG; CHEN HUIFENG
主分类号: C23C14/02(2006.01)I
分类号: C23C14/02(2006.01)I C23C14/06(2006.01)I C23C14/16(2006.01)I C23C14/35(2006.01)I C23C28/00(2006.01)I
  • 法律状态
2019-05-28  授权
2018-09-21  实质审查的生效IPC(主分类):C23C 14/02申请日:20180316
2018-08-28  公开
注:本法律状态信息仅供参考,即时准确的法律状态信息须到国家知识产权局办理专利登记簿副本。
  • 其他信息
主权项  1.一种软硬复合纳米多层涂层刀具的制备方法,其特征在于:所述刀具包括基体和基体表面的软硬复合涂层;所述基体的材料为硬质合金,所述软硬复合涂层材料为:Zr、ZrN、CrCN和WS2,涂层由内至外依次为Zr过渡层、(ZrN‑CrCN)x周期复合多层纳米硬涂层、WS2软涂层;所述软硬复合涂层通过直流反应磁控溅射+射频反应磁控溅射沉积在基体的表面,其制备方法的步骤为:(1)前处理:将基体经镜面抛光,经过超声波清洗后再经氮气吹干后放入镀膜机真空室;该真空室抽真空至气压小于4.0×10‑4Pa,将基体加热至350℃‑500℃,并保温一段时间;(2)辉光清洗:对真空室通入Ar对基体的表面进行辉光清洗,去除基体表面微小附着杂质;(3)采用直流磁控溅射技术在基体表面沉积一层Zr涂层:选用高纯Zr靶放置于直流靶源上,通入高纯Ar气,Ar气的流量为70sccm,沉积气压为0.5Pa‑0.8Pa,沉积功率200‑300W,沉积厚度为0.2‑0.3μm;(4)在Zr涂层上再沉积(ZrN‑CrCN)x涂层:(4.1)首先沉积ZrN,采用直流反应磁控溅射技术,选用高纯Zr靶,通入N2与Ar的混合气体,气体总流量80‑100sccm,沉积气压0.8‑1.2Pa,溅射功率200‑300W,沉积厚度50‑60nm,关闭Zr靶;(4.2)再沉积CrCN,采用射频磁控溅射技术,射频电源频率为13.56MHz,选用高纯Cr3C2靶放置于射频靶位,通入通入N2与Ar的混合气体,气体总流量80‑100sccm,沉积气压0.8‑1.2Pa,溅射功率200‑300W,基片偏压‑150‑‑200V,沉积厚度50‑60nm,关闭Cr3C2靶;(4.3)重复步骤4.1和4.2,得到(ZrN‑CrCN)x周期复合多层纳米硬涂层,厚度1.4‑1.6μm;(5)在(ZrN‑CrCN)x涂层上沉积WS2涂层:关闭Zr靶和Cr3C2靶,关闭氮气,通入Ar气,沉积气压1.0‑1.2Pa,打开射频靶位的高纯WS2靶,采用射频磁控溅射技术,射频电源频率为13.56MHz,基片偏压‑100‑‑200V,溅射功率50‑150W,沉积厚度0.5‑0.7μm;(6)后处理:关闭WS2靶,关闭电源及气体源,涂层结束。
公开号  108456845A
公开日  2018-08-28
专利代理机构  厦门市首创君合专利事务所有限公司 35204
代理人  张松亭 张迪
颁证日  
优先权  
 
国别 优先权号 优先权日 类型
CN  201810218285  20180316 
国际申请  
国际公布  
进入国家日期  
  • 专利对比文献
类型 阶段 文献号 公开日期 涉及权利要求项 相关页数
SEA  CN101746101A  20100623  1-6  全文 
SEA  CN102230154A  20111102  1-6  全文 
SEA  CN102367015A  20120307  1-6  全文 
SEA  CN202344616U  20120725  1-6  说明书第[0009]段 
SEA  CN107058948A  20170818  1-6  权利要求1-5 
注:不保证该信息的有效性、完整性、准确性,以上信息也不具有任何效力,仅供参考。使用前请另行委托专业机构进一步查核,使用该信息的一切后果由用户自行负责。
X:单独影响权利要求的新颖性或创造性的文件;
Y:与检索报告中其他 Y类文件组合后影响权利要求的创造性的文件;
A:背景技术文件,即反映权利要求的部分技术特征或者有关的现有技术的文件;
R:任何单位或个人在申请日向专利局提交的、属于同样的发明创造的专利或专利申请文件;
P:中间文件,其公开日在申请的申请日与所要求的优先权日之间的文件,或会导致需核实该申请优先权的文件;
E:单独影响权利要求新颖性的抵触申请文件。
  • 期刊对比文献
类型 阶段 期刊文摘名称 作者 标题 涉及权利要求项 相关页数
  • 书籍对比文献
类型 阶段 书名 作者 标题 涉及权利要求项 相关页数
  • 附加信息
同族专利
CN108456845B
 
引用文献
CN101746101ACN102230154ACN102367015A
CN107058948ACN202344616U
 
被引用文献