被覆件及其制造方法技术

一种被覆件，包括基体及形成于该基体上的梯度润滑层，所述梯度润滑层为TiAlMoN层，所述梯度润滑层中N原子的百分含量由靠近基体至远离基体的方向呈梯度增加。所述被覆件的具有良好的硬度、耐磨性及润滑性。本发明专利技术还提供了上述被覆件的制造方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种被覆件及其制造方法。
技术介绍
PVD镀膜工艺在工业领域有着广泛的应用，其中，TiN、TiAlN薄膜镀覆在刀具或模具表面能大幅提高刀具和模具的使用寿命。然而，随着金属切削加工朝高切削速度、高进给速度、高可靠性、长寿命、高精度和良好的切削控制性方面发展，对表面涂层的性能提出了更高的要求。传统的TiN、TiAlN涂层在硬度、耐磨性及润滑性等方面已经不能满足要求。研究发现，在TiN中掺入Si可以进一步提高其硬度，但是韧性较低，在用于切削高硬度材料时，刀具的刃口易产生卷刃。
技术实现思路
鉴于此，提供一种具有良好的硬度、耐磨性及润滑性的被覆件。另外，还提供一种上述被覆件的制造方法。一种被覆件，包括基体及形成于该基体上的梯度润滑层，所述梯度润滑层为TiAlMoN层，所述梯度润滑层中N原子的百分含量由靠近基体至远离基体的方向呈梯度增加。一种被覆件的制造方法，其包括如下步骤：提供基体；以氮气为反应气体，采用钛铝复合靶及钼靶为靶材，通过电弧离子镀膜法于该基体的表面形成梯度润滑层，所述梯度润滑层中N原子的百分含量由靠近基体至远离基体的方向呈梯度增加。在所述梯度润滑层的形成过程中，Mo元素的加入可抑制TiN、AlN晶粒的长大，使得梯度润滑层中的TiN、AlN晶粒的粒径维持在纳米级，从而显著地提高了所述梯度润滑层的硬度、韧性及致密性。所述梯度润滑层的硬度及韧性的提高，可显著地提高所述被覆件的耐磨性。此外，Mo元素的加入还可降低所述梯度润滑层的摩擦系数，使梯度润滑层具有较好的润滑性，从而减轻所述被覆件的表面摩擦。当被覆件为切削刀具时，可降低切削刀具与切屑之间的粘附性，起到减少切削热的作用，使其加工硬度较低的材料以及粘性较大的材料时更具优势。附图说明图1是本专利技术较佳实施方式被覆件的剖视示意图。主要元件符号说明被覆件        10基体          11结合层        13梯度润滑层    15具体实施方式请参阅图1，本专利技术一较佳实施例的被覆件10包括基体11及形成于该基体11表面的梯度润滑层15。该基体11的材质可以为高速钢、硬质合金及不锈钢等。该被覆件10可以为各类切削刀具、精密量具、模具、3C电子产品外壳及各种建筑装饰件等。所述梯度润滑层15为TiAlMoN层。所述梯度润滑层15中N原子的百分含量由靠近基体11至远离基体11的方向呈梯度增加。所述梯度润滑层15的厚度为0.7～3.0μm，其可通过电弧离子镀膜法形成。该被覆件10还包括形成于该基体11与梯度润滑层15之间的结合层13。该结合层13为TiAl层。所述结合层13的形成用以增强所述梯度润滑层15与基体11之间的结合力。所述结合层13的厚度为50～200nm。所述被覆件10的制造方法主要包括如下步骤：提供基体11，该基体11可以通过冲压成型得到，其具有待制得的被覆件10的结构。将所述基体11放入盛装有乙醇及/或丙酮溶液的超声波清洗器中进行震动清洗，以除去基体11表面的杂质和油污。清洗完毕后烘干备用。再对基体11的表面进行氩气等离子体清洗，进一步去除基体11表面的油污，以改善基体11表面与后续涂层的结合力。对基体11的表面进行氩气等离子体清洗的方法包括如下步骤：将基体11放入一电弧离子镀膜机(图未示)的镀膜室内的工件架上，对该镀膜室进行抽真空处理至真空度为3.0×10-3Pa，以300～500sccm(标准状态毫升/分钟)的流量向镀膜室内通入纯度为99.999％的氩气(工作气体)，于基体11上施加-300～-800V的偏压，在所述镀膜室中形成高频电压，使所述氩气发生离子化而产生氩气等离子体对基体11的表面进行物理轰击，而达到对基体11表面清洗的目的。所述氩气等离子体清洗的时间为3～10min。采用电弧离子镀膜法的方式在基体11表面依次形成结合层13及梯度润滑层15。所述结合层13为TiAl层，所述梯度润滑层15为TiAlMoN层，该梯度润滑层15中N原子的百分含量由靠近基体11至远离基体11的方向呈梯度增加。形成该结合层13及梯度润滑层15的具体操作方法及工艺参数为：在所述等离子体清洗完成后，调节氩气(工作气体)流量至200～300sccm，加热所述镀膜室至200～450℃；开启已置于所述电弧离子镀膜机中的钛铝(TiAl)复合靶的电源，并设定其功率为1～15kw，于基体11上施加-100～-400V的偏压，沉积结合层13。沉积该结合层13的时间为5～10min。其中，所述钛铝复合靶中钛的质量百分含量为50～75％。形成所述结合层13后，向所述镀膜室中通入初始流量为20～30sccm的反应气体氮气，保持上述偏压、氩气流量及钛铝复合靶的电源功率不变，并开启已置于所述电弧离子镀膜机中的钼靶电源，设置其功率为0.5～5kw，沉积所述梯度润滑层15。在沉积该梯度润滑层15的过程中，每沉积5～15min分别增大氮气的流量20～30sccm，使N原子在梯度润滑层15中的百分含量由靠近基体11至远离基体11的方向呈梯度增加，最终使氮气的流量达到150～300sccm。沉积该梯度润滑层15的时间为60～120min。所述的梯度润滑层15在其形成过程中，Mo不能与Al、Ti形成固溶相，而是在晶界上形成MoN相，因此Mo元素的加入可抑制TiN、AlN晶粒的长大，使得梯度润滑层15中的TiN、AlN晶粒的粒径维持在纳米级，从而显著地提高了所述梯度润滑层15的硬度、韧性及致密性。所述梯度润滑层15的N原子的百分含量呈梯度变化，与结合层13的结合处N原子的百分含量较低，使其具有与结合层13、基体11较相近的热膨胀系数，因此界面处内应力小，使得梯度润滑层15与结合层13之间的结合力增强；所述梯度润滑层15表层的N原子的百分含量较高，因此梯度润滑层15表层的硬度较高。所述梯度润滑层15的硬度、韧性的提高及梯度润滑层15与结合层13之间结合力的增强，可显著地提高所述被覆件10的耐磨性。Mo元素的加入可降低所述梯度润滑层15的摩擦系数，使梯度润滑层15具有较好的润滑性，从而可减轻所述被覆件10的表面摩擦。当被覆件10为切削刀具时，可降低切削刀具与切屑之间的粘附性，起到减少切削热的作用，使其加工硬度较低的材料以及粘性较大的材料时更具优势。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种被覆件，包括基体，其特征在于：该被覆件还包括形成
于该基体上的梯度润滑层，所述梯度润滑层为TiAlMoN层，所述梯
度润滑层中N原子的百分含量由靠近基体至远离基体的方向呈梯度
增加。
2.如权利要求1所述的被覆件，其特征在于：所述梯度润滑层
的厚度为0.7～3.0μm。
3.如权利要求1或2所述的被覆件，其特征在于：所述梯度润
滑层通过电弧离子镀膜法形成。
4.如权利要求1所述的被覆件，其特征在于：所述被覆件还包
括形成于所述基体与所述梯度润滑层之间的结合层，该结合层为
TiAl层，其通过电弧离子镀膜法制成。
5.如权利要求4所述的被覆件，其特征在于：所述结合层的厚
度为50～200nm。
6.一种被覆件的制造方法，其包括如下步骤：
提供基体；
以氮气为反应气体，采用钛铝复合靶及钼靶为靶材，通过电弧
离子镀膜法于该基体的表面形成梯度润滑层，所述梯度润滑层中N
原子的百分含量由靠近基体至远离基体的方向呈梯度增加。
7.如权利要求6所述的被覆件的制造方法，其特征在于：电弧
离子镀膜形...

【专利技术属性】
技术研发人员：张新倍，陈文荣，蒋焕梧，陈正士，胡智杰，
申请(专利权)人：鸿富锦精密工业深圳有限公司，鸿海精密工业股份有限公司，
类型：发明
国别省市：