【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及刀具涂层，特别涉及一种alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层及其制备方法和刀具。
技术介绍
1、随着现代工业领域的不断创新，机械零部件的不断迭代，市场对于机械零部件的硬度、韧性、寿命、加工精度等要求逐步增高。传统刀具已经逐步无法满足现有加工精度需求及难加工材料加工需求。随着干式切削的高速发展，pvd硬质涂层的出现极大的弥补了这一不足。刀具涂层技术随时间发展可分为多元涂层、梯度涂层、纳米复合涂层、纳米多层涂层等，其涂层各项性能也稳步提升，应用于各种切削加工环境中。
2、alcrtisin涂层亦是各方面力学性能较为优秀的涂层之一，但其硬度、韧性、抗摩擦性和结合力还有待进一步的提高。
3、有鉴于此，特提出本专利技术。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层及其制备方法和刀具，该多层复合涂层具备较好的硬度及弹性模量、较强的韧性、膜基结合力和热稳定性。
2、为了达到上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
3、本专利技术提供了一种alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层，包括在基体上依次沉积的crn过渡层和耐磨层，所述耐磨层由alcrn层、alcrvtisicn层交替循环沉积而成，所述耐磨层的最顶面为alcrvtisicn层。
4、进一步地，所述crn过渡层中，按原子百分含量计，cr：45-50％；n：50-55％；
6、和/或，alcrvtisicn层中，按原子百分含量计，al：13.5-14.5％；cr：2-3％；v：12.5-13.5％；ti：13-14％；si：2.5-3.5％；c：12.5-13.5％；n：35-45％。
7、进一步地，所述crn涂层为过渡层，alcrn层和alcrvtisicn层的调制比为1:1；
8、和/或，所述alcrn层和alcrvtisicn层的调制周期为180-200nm，周期数≥15。
9、进一步地，所述alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层形成以非晶相si3n4包裹着纳米晶相的纳米复合结构涂层；优选地，所述纳米晶相包括(al，cr)n相、(ti，al)cn相、vn相、tin相。
10、除此之外，本专利技术还提供了上述alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
11、s1、抽真空：经预处理后的基体置于镀膜机转架台上，将镀膜室内抽真空至3×10﹣3pa～4×10﹣3pa以下，镀膜室内温度加热至460～500℃；
12、s2、刻蚀清洗：通入氩气，控制镀膜室内压强为0.3～1pa，开启ti靶，进行粒子刻蚀100-150min；
13、s3、沉积crn过渡层：开启氩气通道和氮气通道、开启cr靶，在基体表面沉积crn过渡层；
14、s4、沉积耐磨层：关闭cr靶和氩气通道，开启乙炔通道，交替通入氮气、乙炔，交替开启alcr靶、alcrtisi靶和v靶，在crn过渡层表面交替沉积alcrn层和alcrvtisicn层；
15、s5、结束沉积：关闭v靶、alcrtisi靶、alcr靶电流，关闭氮气、乙炔气体通道，关闭偏置电压，关闭加热模块，使镀膜室内静置至室温。
16、进一步地，所述步骤s1中，预处理包括对基体表面依次进行磨抛、超声清洗、超纯水清洗和无水乙醇清洗；
17、优选地，所述磨抛包括先以砂纸对基体表面进行打磨至光滑平整后用金相抛光剂打磨。
18、和/或，所述基体包括硬质合金、高速钢和刚玉中的任意一种。
19、进一步地，所述步骤s2中，刻蚀清洗包括以下工艺参数：通入氩气流量为450～500sccm，ti靶电流为80～100a，刻蚀负偏压为-120～-180v。
20、进一步地，所述步骤s3中，沉积crn过渡层包括以下工艺参数：通入氩气流量为50-60sccm，通入氮气流量为400-500sccm，cr靶电流为80-100a，沉积时间为20-25min，crn过渡层厚度为400-500nm。
21、进一步地，所述步骤s4中，沉积耐磨层包括以下工艺参数：交替通入氮气流量为400-500sccm，乙炔流量为100-120sccm，alcr靶电流为80-100a，alcrtisi靶电流为80-100a，v靶电流为80-100a；
22、和/或，所述步骤s4中，开启偏置电压为-80～-120v，调节镀膜室内压强为0.8～1.0pa，交替沉积alcrn层和alcrvtisicn层；
23、和/或，所述耐磨层的总沉积时间为180-200min。
24、除此之外，本专利技术还提供了一种刀具，包括刀具基体以及在基体表面沉积的上述alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层或采用上述制备方法制得的alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层。
25、与现有技术相比，本专利技术的技术方案至少具有以下技术效果：
26、(1)本专利技术的alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层具备较好的硬度及弹性模量；
27、(2)本专利技术的alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层具备较强的韧性和膜基结合力；
28、(3)本专利技术的alcrvtisicn/alcrn/crn涂层为纳米复合涂层，涂层中包含的非晶相具备阻挡裂纹产生，抑制位错的移动，极大地提高了涂层的韧性。
29、(4)本专利技术在alcrvtisicn涂层高耐磨性、热稳定性的基础上复合了alcrn涂层的硬度韧性与crn涂层的高附着力，既提高了热稳定性，又提高了膜层间的结合力强度；
30、(5)本专利技术在alcrtisin涂层的基础上引入了c、v两种元素。引入v元素，是由于含钒氮化物具备优异的抗高温摩擦性能，通过v的加入抑制了柱状晶生长，并在摩擦过程中生成了vo2润滑相降低了磨损率，同时表现出较好的硬度；引入c元素(c2h2)，是由于部分碳原子具备固溶于氮化物晶格的特性，从而起到固溶强化的作用，提升涂层的硬度；
31、(6)本专利技术的alcrvtisicn/alcrn/crn涂层工艺重复性高，具备较好的自润滑效果，对保护生态环境有重要作用。
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1.一种AlCrVTiSiCN/AlCrN/CrN多层复合涂层，其特征在于，包括在基体上依次沉积的CrN过渡层和耐磨层，所述耐磨层由AlCrN层、AlCrVTiSiCN层交替循环沉积而成，所述耐磨层的最顶面为AlCrVTiSiCN层。
2.根据权利要求1所述的AlCrVTiSiCN/AlCrN/CrN多层复合涂层，其特征在于，所述CrN过渡层中，按原子百分含量计，Cr：45-50％；N：50-55％；
3.根据权利要求1所述的AlCrVTiSiCN/AlCrN/CrN多层复合涂层，其特征在于，所述CrN涂层为过渡层，AlCrN层和AlCrVTiSiCN层的调制比为1:1；
4.根据权利要求1所述的AlCrVTiSiCN/AlCrN/CrN多层复合涂层，其特征在于，所述AlCrVTiSiCN/AlCrN/CrN多层复合涂层形成以非晶相Si3N4包裹着纳米晶相的纳米复合结构涂层；优选地，所述纳米晶相包括(Al，Cr)N相、(Ti，Al)CN相、VN相、TiN相。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的AlCrVTiSiCN/AlCrN/C
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，预处理包括对基体表面依次进行磨抛、超声清洗、超纯水清洗和无水乙醇清洗；
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，刻蚀清洗包括以下工艺参数：通入氩气流量为450～500sccm，Ti靶电流为80～100A，刻蚀负偏压为-120～-180V。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，沉积CrN过渡层包括以下工艺参数：通入氩气流量为50-60sccm，通入氮气流量为400-500sccm，Cr靶电流为80-100A，沉积时间为20-25min，CrN过渡层厚度为400-500nm。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述步骤S4中，沉积耐磨层包括以下工艺参数：交替通入氮气流量为400-500sccm，乙炔流量为100-120sccm，AlCr靶电流为80-100A，AlCrTiSi靶电流为80-100A，V靶电流为80-100A；
10.一种刀具，其特征在于，包括刀具基体以及在基体表面沉积的权利要求1-4任一项所述的AlCrVTiSiCN/AlCrN/CrN多层复合涂层或采用权利要求5-9任一项所述的制备方法制得的AlCrVTiSiCN/AlCrN/CrN多层复合涂层。
...【技术特征摘要】
1.一种alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层，其特征在于，包括在基体上依次沉积的crn过渡层和耐磨层，所述耐磨层由alcrn层、alcrvtisicn层交替循环沉积而成，所述耐磨层的最顶面为alcrvtisicn层。
2.根据权利要求1所述的alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层，其特征在于，所述crn过渡层中，按原子百分含量计，cr：45-50％；n：50-55％；
3.根据权利要求1所述的alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层，其特征在于，所述crn涂层为过渡层，alcrn层和alcrvtisicn层的调制比为1:1；
4.根据权利要求1所述的alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层，其特征在于，所述alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层形成以非晶相si3n4包裹着纳米晶相的纳米复合结构涂层；优选地，所述纳米晶相包括(al，cr)n相、(ti，al)cn相、vn相、tin相。
5.一种如权利要求1-4任一项所述的alcrvtisicn/alcrn/crn多层复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在...
【专利技术属性】
技术研发人员：张凤戈，郭桦帅，魏铁峰，孟晓亭，
申请(专利权)人：苏州六九新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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