【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于表面工程及数控刀具切削，具体是一种适用于钛合金加工的刀具涂层及其制备方法与刀具。
技术介绍
1、钛合金因其质轻和高强度特性，在航空航天、国防、石油化工和生物医疗等多个领域得到广泛应用。尽管数控切削(cnc切削)磨削技术的发展使得钛合金加工工艺日益成熟，确保了加工精度，但钛合金的低导热系数、高硬度和高化学亲和性仍导致切削过程中刀具易出现黏着和崩刃问题。
2、目前，传统涂层刀具因涂层中的ti元素与钛合金(tin、altin、alcrn)的亲和性高导致刀具快速失效而不适用于钛合金加工。然而，随着涂层技术的不断创新，如软涂层、超硬涂层、多层涂层和纳米复合涂层等新型涂层的出现，涂层刀具在钛合金加工中的应用逐渐增多，并展现出明显优势。
技术实现思路
1、本专利技术克服现有刀具涂层在耐高温性能、抗黏着磨损能力、韧性和附着力等方面的局限性中的至少一种，特别是这些局限导致的刀具寿命缩短问题。因此本专利技术提供的刀具涂层特别适用于钛合金加工，不仅显著提升了刀具的切削寿命，还有效降低了磨损量。
2、本专利技术通过以下技术方案解决上述技术问题。
3、本专利技术提供一种适用于钛合金加工的刀具涂层，其涂层结构包括如下(a)或(b)中的一种；
4、(a)底层、次底层、次顶层和顶层；
5、(b)底层和顶层；
6、其中，所述底层为(alacrbm1-a-b)n；
7、所述次底层为(alctidme1-c-d)n/(al
8、所述次顶层为(tiesi1-e)n/(alctidme1-c-d)n循环层；
9、所述顶层为tx；
10、m为w、mo、v、si、b中的至少一种；
11、me为w、mo、v、si、b中的至少一种；
12、t为zr、nb、cr中的至少一种；
13、x为n、c、cn中的至少一种；
14、0.4≤a≤0.8、0.2≤b≤0.5、1-a-b≥0；
15、0.4≤c≤0.7、0.3≤d≤0.6、1-c-d≥0；
16、0.5≤e≤0.9。
17、较佳地，0.6≤a≤0.8、0.2≤b≤0.4、1-a-b≥0；
18、0.4≤c≤0.6、0.3≤d≤0.5、1-c-d≥0；
19、0.6≤e≤0.9。
20、更佳地，0.6≤a≤0.7、0.2≤b≤0.35、1-a-b≥0；
21、0.45≤c≤0.6、0.3≤d≤0.45、1-c-d≥0；
22、0.8≤e≤0.9。
23、a～e、1-a-b、1-c-d、1-e均为原子比。
24、其中，(alacrbm1-a-b)n中alacrbm1-a-b与n的摩尔比为1：1；alctidme1-c-d与n的摩尔比为1：1；tiesi1-e与n的摩尔比为1：1。
25、本专利技术中w、mo、v元素的添加，使得涂层在摩擦学过程中能生成magnéli相，降低了摩擦系数，提供良好的润滑效果，从而提高涂层的耐磨性。si、b元素的添加，可以生成由bn或者sin非晶质包裹的纳米晶altin或者alcrn涂层，从而达到细晶强化的效果，提高涂层的硬度和韧性，延长涂层刀具的寿命。
26、本专利技术中，所述刀具涂层的选用的基体为硬质合金或陶瓷材料制备的数控刀片。
27、进一步地，所述基体的硬度为1300～1500hv30。
28、本专利技术中，所述涂层的厚度为1.5～4.0μm，较佳的为2.0～4.0μm。
29、本专利技术中，所述底层的厚度为0.2～3.5μm，较佳的为0.2～3.1μm。
30、本专利技术中，所述次底层的厚度为0.8～1.5μm，较佳的为0.9～1.5μm。
31、本专利技术中，所述次顶层的厚度为0.8～1.5μm，较佳的为0.9～1.5μm。
32、本专利技术中，所述顶层的厚度为0.2～1.5μm，较佳的为0.2～1.0μm。
33、本专利技术中，所述次底层和次顶层涂层厚度之比为0.5～2：1，较佳的为0.6～1.5：1。
34、本专利技术中，所述底层由(alacrbm1-a-b)n沉积形成。
35、本专利技术中，所述次底层由(alctidme1-c-d)n、(alacrbm1-a-b)n和(tiesi1-e)n三层依次交替沉积形成。
36、本专利技术中，所述次顶层是(tiesi1-e)n和(alctidme1-c-d)n两层依次交替沉积形成。
37、本专利技术中，所述顶层由tx沉积形成。
38、本专利技术中，所述底层为单层结构。
39、本专利技术中，所述顶层为单层结构。
40、本专利技术中，所述次底层的循环层数为0～180层，其中，(alctidme1-c-d)n/(alacrbm1-a-b)n/(tiesi1-e)n为一个循环层。
41、本专利技术中，所述次顶层的循环层数为0～200层，其中，(tiesi1-e)n/(alctidme1-c-d)n为一个循环层。
42、本专利技术中，所述次底层的最内层是(alctidme1-c-d)n。
43、本专利技术中，所述次底层的最外层是(tiesi1-e)n。
44、本专利技术中，所述次顶层的最内层是(tiesi1-e)n。
45、本专利技术中，所述次顶层的最外层是(alctidme1-c-d)n。
46、本专利技术中，所述次底层的最外层与所述次顶层的最内层的化学成分相同。
47、本专利技术中，所述次底层的最内层与所述次顶层的最外层的化学成分相同。
48、本专利技术还提供前述适用于钛合金加工的刀具涂层的制备方法，所述涂层均由气相沉积形成。
49、本专利技术中，所述气相沉积的采用阴极电弧技术。
50、本专利技术中，所述气相沉积的反应气体为氮气和乙炔中至少一种。
51、本专利技术中，所述气相沉积的弧源的弧电流均为150～200a，较佳的为200a。
52、本专利技术中，所述气相沉积中沉积所述底层和所述顶层的偏压为-40～-80v，较佳的为-40v。
53、本专利技术中，所述气相沉积中沉积所述次底层和所述次顶层的偏压为-30～-100v，较佳的为-80v。
54、本专利技术中，所述气相沉积中沉积温度为400～500℃，较佳的为500℃。
55、本专利技术中，所述气相沉积采用的靶材的纯度均≥99.8％。
56、本专利技术中，沉积所述底层的靶材为alacrbm1-a-b合金。
57、本专利技术中，沉积所述次底层的靶材为alctidme1-c-d合金、alacrbm1-a-b合金和tiesi1-e合金。
58、本专利技术中，沉积所述次顶层的靶材为tiesi1-本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，其涂层结构包括如下(a)或(b)中的一种；
2.如权利要求1所述的适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，所述刀具涂层的选用的基体为硬质合金或陶瓷材料制备的数控刀片，其中，所述基体的硬度为1300～1800HV30。
3.如权利要求1所述的适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，满足以下条件(1)～(6)中的至少一种：
4.如权利要求1所述的适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，满足以下条件(1)～(4)中的至少一种：
5.如权利要求1所述的适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，满足以下条件(1)～(4)中的至少一种：
6.如权利要求1所述的适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，满足以下条件(1)～(4)中的至少一种：
7.如权利要求1所述的适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，满足以下条件(1)～(2)中的至少一种：
8.如权利要求1～7任一项所述的适用于钛合金加工的刀具涂层的制备方法，其特征在于，所述涂层均由气相沉积形成；
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10.一种刀具，包括如权利要求1～7所述的适用于钛合金加工的刀具涂层。
...【技术特征摘要】
1.一种适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，其涂层结构包括如下(a)或(b)中的一种；
2.如权利要求1所述的适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，所述刀具涂层的选用的基体为硬质合金或陶瓷材料制备的数控刀片，其中，所述基体的硬度为1300～1800hv30。
3.如权利要求1所述的适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，满足以下条件(1)～(6)中的至少一种：
4.如权利要求1所述的适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，满足以下条件(1)～(4)中的至少一种：
5.如权利要求1所述的适用于钛合金加工的刀具涂层，其特征在于，满足以下条...
【专利技术属性】
技术研发人员：易斌，林孝良，高江雄，肖旭凯，
申请(专利权)人：株洲华锐精密工具股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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