[发明专利]一种带涂层的切削工具及其制备方法

说明书

本发明提供一种带涂层的切削工具，包括基体和依次设置在所述基体表面的复合涂层，所述复合涂层包括第一子涂层和第二子涂层；所述第一子涂层为Tisubgt;1‑n/subgt;Sisubgt;n/subgt;Csubgt;x/subgt;Nsubgt;y/subgt;，其中x+y＝1，0.4≤x≤0.8，0n≤0.2；所述第一子涂层的组成包括非晶SiCsubgt;x/subgt;Nsubgt;y/subgt;包裹纳米晶Ti(C,N)。本发明的目的在于提供一种具有良好的抗氧化性能、耐磨性能以及高硬度的TiSiCN涂层的涂层工具及其制备方法。

技术领域

本发明属于切削工具制备领域，尤其涉及一种带涂层的切削工具及其制备方法。

背景技术

现代切削加工要求高效环保，少用或不用冷却液，高速干式切削需求日益增加。高速切削时刀具局部温度可达1000℃以上，因此要求刀具具有良好的抗高温氧化性能。

淬硬钢是指经过淬火后组织为马氏体、硬度大于HRC50的钢，在难切削材料中占有相当大的比重。淬硬钢切削时的特点有，硬度高、强度高，几乎没有塑性，切削力大、切削温度高，不易产生积屑瘤，刀刃易崩碎、磨损，导热系数低，切削热很难通过切屑带走，切削温度很高，加快了刀具的磨损。

高硬度铸铁主要是指硬度在HRC50以上的各种高铬铸铁、硬镍铸铁、冷硬铸铁及合金铸铁，其加工难点是加工效率低，刀具磨损大。

为提升高硬度铸铁和淬硬钢的加工效率可提高切削速度，但切削温度会急剧上升，刀具磨损加快，因此要求刀具具有良好的抗高温氧化性和耐磨性。

物理气相沉积(PVD)方法制备的TiSiCN涂层，硬度可达到40GPa及以上，耐磨性好，但通常存在大的残余压应力，结合强度较低，涂层易剥落。

中温氮碳化钛(MT-Ti(C,N))涂层具有较高的硬度(通常在25GPa左右)、耐磨性好，广泛应用于切削刀具上。但其在850℃空气中退火时涂层氧化严重，MT-Ti(C,N)涂层的抗氧化性能较差。

在PVD方法制备TiAlN涂层的基础上掺入Si元素，形成TiAlSiN涂层，可显著提升TiAlN涂层的抗氧化性和耐磨性，已成功应用于高硬铸铁、淬硬钢等材料的切削加工，但这种涂层在耐磨性与抗氧化性能方面却不能令人满意。

发明内容

鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种具有良好的抗氧化性能、耐磨性能以及高硬度的TiSiCN涂层的涂层工具及其制备方法。

本申请方案提供一种带涂层的切削工具，包括基体和依次设置在所述基体表面的复合涂层，所述复合涂层包括第一子涂层和第二子涂层；所述第一子涂层为Ti_1-nSi_nC_xN_y，其中x+y＝1，0.4≤x≤0.8，0n≤0.2；所述第一子涂层的组成包括非晶SiC_xN_y包裹纳米晶Ti(C,N)。

具体的，所述复合涂层采用化学气相沉积(CVD)技术制备。

进一步地，所述第二子涂层为Ti_aAl_bSi_cN，其中a+b+c＝1，0a≤0.15，0.65≤b≤0.85，0.01≤c≤0.05；所述第二子涂层的物相组成包含面心立方结构fcc-AlN，且所述fcc-AlN的体积分数不低于75％。