[发明专利]Ti-TiN+MoS2/Ti叠层复合涂层刀具及其制备工艺

摘要

本发明属于机械制造金属切削刀具领域，特别是涉及一种Ti‑TiN+MoS2/Ti叠层复合涂层刀具及其制备工艺。Ti‑TiN+MoS2/Ti叠层复合涂层刀具，刀具基体材料为硬质合金或高速钢，刀具表面为MoS2/Ti润滑涂层，且由基体到涂层表面依次为：Ti过渡层、TiN硬质涂层和MoS2/Ti润滑涂层交替的叠层结构。该Ti‑TiN+MoS2/Ti叠层复合涂层刀具兼顾了TiN硬质涂层、MoS2/Ti润滑涂层和叠层结构的特点，可以保持涂层较高硬度的同时降低涂层的摩擦系数，且叠层结构可使涂层刀具在涂层使用寿命周期中始终保持良好的减摩润滑性，延长润滑涂层的使用周期。

主权项

1.一种Ti‑TiN+MoS2/Ti叠层复合涂层刀具的制备工艺，刀具基体材料为硬质合金或高速钢，刀具表面为MoS2/Ti润滑涂层，且由基体到涂层表面依次为：Ti过渡层、TiN硬质涂层和MoS2/Ti润滑涂层交替的叠层结构；其特征在于，沉积方式为使用两个Ti电弧靶，两个MoS2中频溅射靶，首先采用电弧离子镀沉积30～40nm的Ti过渡层，然后电弧离子镀+中频磁控溅射交替沉积厚度为30～40nm的TiN硬质涂层和厚度为10～20nm的MoS2/Ti润滑涂层，最后表面为MoS2/Ti润滑涂层；具体包括以下步骤：1)前处理：将刀具基体表面抛光，去除表面杂质，然后依次放入酒精和丙酮中，超声清洗，经干燥后迅速放入镀膜机，抽真空至5.0×10‑3Pa，加热至300℃，保温30～40min；2)离子清洗：通Ar气，其压力为1.5Pa，开启偏压电源，电压1000V，占空比0.2，辉光放电清洗15min；降低偏压至700V/0.2，开启离子源离子清洗20min，开启Ti靶的电弧源，偏压500V，靶电流50A，离子轰击Ti靶2min；3)沉积Ti过渡层：调整Ar气压0.5～0.6Pa，偏压降至250V，沉积温度250℃，Ti靶电流80A，电弧镀Ti过渡层2～3min；4)沉积TiN硬质涂层：Ar气压0.5Pa，偏压200V，Ti靶的靶电流100A；开启N2，N2气压0.8Pa，沉积温度200～220℃，电弧镀TiN硬质涂层2.5min；5)沉积MoS2/Ti润滑涂层：关闭N2，Ti靶电流70A，偏压180V，沉积温度220～240℃，开启MoS2靶中频磁控溅射电源，电流1.5A，复合沉积MoS2/Ti润滑涂层2.5min；6)沉积TiN硬质涂层：开启N2，重复4)；7)沉积MoS2/Ti润滑涂层：关闭N2，重复5)；8)重复6)、7)、6)···：交替沉积TiN、MoS2/Ti···TiN涂层共80min；9)沉积MoS2/Ti润滑涂层：关闭N2，Ti靶电流70A，偏压180V，沉积温度220～240℃，开启MoS2靶中频磁控溅射电源，电流1.5A，复合沉积MoS2/Ti润滑涂层3min；10)后处理：关闭各电源、离子源及气体源，涂层结束。