一種加工在切削刀具上的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜的制作方法
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種加工在切削刀具上的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜，其是由順次排序的第一金屬亞層、第一陶瓷亞層、第二金屬亞層、第二陶瓷亞層、直至第m金屬亞層和第m陶瓷亞層組成；每一陶瓷亞層由多層調(diào)制周期陶瓷層構(gòu)成，每一調(diào)制周期陶瓷層由陶瓷TiAlN層和陶瓷CrN層構(gòu)成；每一金屬亞層由多層調(diào)制周期金屬層構(gòu)成，每一調(diào)制周期金屬層由金屬TiAl層和金屬Cr層構(gòu)成。本實(shí)用新型金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜的硬度為28～32GPa，抗氧化溫度為900～1000℃，劃痕法結(jié)合力為60～100牛頓。
【專利說明】—種加工在切削刀具上的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種可以用于切削刀具表面強(qiáng)化的薄膜，更特別地說，是指一種金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜。
【背景技術(shù)】
[0002]切削工具是機(jī)械制造中用于切削加工的工具。由于機(jī)械制造中使用的刀具基本上都用于切削金屬材料，所以“刀具” 一詞一般就理解為金屬切削刀具。隨著制造業(yè)發(fā)展，高速、干式切削技術(shù)對刀具涂層的性能提出了更高的要求，除了要求具有更高的硬度和低摩擦系數(shù)等力學(xué)性能外，還要求涂層具有更高的抗高溫氧化性。
[0003]物理氣相沉積(Physical Vapor Deposit1n, PVD)技術(shù)處理溫度低,對環(huán)境無不利影響，符合現(xiàn)代綠色制造的發(fā)展方向，工業(yè)發(fā)達(dá)國家自上世紀(jì)九十年代初就開始致力于硬質(zhì)合金刀具PVD涂層技術(shù)的研究，至九十年代中期取得了突破性進(jìn)展，PVD涂層技術(shù)已普遍應(yīng)用于硬質(zhì)合金立銑刀、鉆頭、階梯鉆、油孔鉆、鉸刀、絲錐、可轉(zhuǎn)位銑刀片、異形刀具、焊接刀具等的涂層處理。
[0004]PVD涂層技術(shù)的新進(jìn)展，顯示了涂層技術(shù)對提高刀具性能的巨大潛力和獨(dú)特優(yōu)勢，可不斷開發(fā)出新的高性能涂層，涂層成分由第一代的TIN發(fā)展為TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN, TiAlCN, TiN-AlN, CNx 等多元復(fù)合涂層。
[0005]納米多層膜由兩種或兩種以上不同材料相互交替形成，每相鄰兩層形成一個(gè)調(diào)制周期，周期在納米尺度，故被稱為納米多層膜。在一定周期尺度范圍內(nèi)，多層膜的強(qiáng)度(或硬度)高于多層膜中各單層的強(qiáng)度平均值，而且隨周期的減小而增大，表現(xiàn)出明顯的強(qiáng)化效應(yīng)，當(dāng)多層膜的周期降低到約為幾個(gè)納米的臨界值時(shí)，多層膜的強(qiáng)度不再隨周期的減小而增大，而是達(dá)到飽和。
[0006]例如，TiAlN膜硬度為26Gpa，CrN膜硬度為20Gpa，而TiAlN/CrN膜納米多層膜硬度達(dá)到32Gpa。
[0007]TiAlN/CrN膜是一種常用的納米多層膜，具有高的硬度和良好的抗氧化性能，但也存在內(nèi)應(yīng)力高，韌性較差的缺點(diǎn)，這也是各類高硬度的納米多層膜普遍存在的問題。高硬度納米多層膜主要用于切削刀具的表面強(qiáng)化，在切削過程中，受力很大的刀刃部位的膜層會因?yàn)閮?nèi)應(yīng)力高，韌性較差的發(fā)生崩裂和剝落而失去強(qiáng)化效果。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0008]為解決上述問題，本實(shí)用新型提出一種具有金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜，這種金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)可以地降低高硬度納米多層膜的內(nèi)應(yīng)力并提高其韌性，可以有效地提高膜層的抗崩裂和抗剝落性能。本實(shí)用新型的納米多層膜是在TiAlN/CrN納米多層膜的基礎(chǔ)上通過復(fù)合金屬亞層得到一種具有更優(yōu)異性能的金屬亞層[TiAl/Cr]間隔在陶瓷亞層[TiAlN/CrN]的納米多層膜。
[0009]本實(shí)用新型涉及的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜，是由氮化物陶瓷的TiAlN/CrN納米多層膜亞層和金屬(/金屬間化合物)亞層的TiAl/Cr納米多層膜亞層交替組成。本實(shí)用新型在陶瓷膜亞層中引入金屬膜亞層可以有效地降低陶瓷膜層的內(nèi)應(yīng)力，提高金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜的韌性。
[0010]本實(shí)用新型的一種金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜，其是由順次排序的第一金屬亞層、第一陶瓷亞層、第二金屬亞層、第二陶瓷亞層、直至第m金屬亞層和第m陶瓷亞層組成；每一金屬亞層由多層調(diào)制周期金屬層構(gòu)成，每一調(diào)制周期金屬層由金屬TiAl層和金屬Cr層構(gòu)成；每一陶瓷亞層由多層調(diào)制周期陶瓷層構(gòu)成，每一調(diào)制周期陶瓷層由陶瓷TiAlN層和陶瓷CrN層構(gòu)成。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0011]圖1是本實(shí)用新型的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜的剖面層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是本實(shí)用新型的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜中金屬亞層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0013]圖3是本實(shí)用新型的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜中陶瓷亞層的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0014]圖4是實(shí)施例1制得的具有五個(gè)亞層周期的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜的剖面層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0015]圖4A是實(shí)施例1制得的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜的TEM照片。
【具體實(shí)施方式】
[0016]下面將結(jié)合附圖和實(shí)施例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0017]參見圖1所示，本實(shí)用新型涉及的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜是由順次排序的第一金屬亞層、第一陶瓷亞層、第二金屬亞層、第二陶瓷亞層、直至第m金屬亞層和第m陶瓷亞層組成。
[0018]參見圖2所示，在本實(shí)用新型中，每一金屬亞層由多層調(diào)制周期金屬層構(gòu)成，每一調(diào)制周期金屬層由金屬TiAl層和金屬Cr層構(gòu)成。每一調(diào)制周期金屬層(f c+d)的厚度為I?10nm。具體地，每一金屬亞層由具有周期型結(jié)構(gòu)的TiAl層/Cr層/TiAl層/CrN層/..../TiAl層/Cr層納米多層膜構(gòu)成。
[0019]參見圖3所示，在本實(shí)用新型中，每一陶瓷亞層由多層調(diào)制周期陶瓷層構(gòu)成，每一調(diào)制周期陶瓷層由陶瓷TiAlN層和陶瓷CrN層構(gòu)成。每一調(diào)制周期陶瓷層(eMW= a+b)的厚度為2?20nm。具體地，每一陶瓷亞層由具有周期型結(jié)構(gòu)的TiAlN層/CrN層/TiAlN層/CrN層/……/TiAlN層/CrN層納米多層膜構(gòu)成。
[0020]在本實(shí)用新型中，制作在切削刀具為基體上的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜的總厚度記為H，每一金屬亞層的厚度記為f，每一陶瓷亞層的厚度記為e，則H = (I?8) μ m，e: f = 3?15:1, H = m(e+f), m表示亞層層數(shù)。
[0021]參見圖2所示，在本實(shí)用新型中，每一金屬亞層的厚度記為f，每一調(diào)制周期金屬層的厚度記為f/gjg，金屬TiAl層的厚度記為C，金屬Cr層的厚度記為d，則f = x (c+d)=xXf X表示調(diào)制周期金屬層的層數(shù)，y: X = 2?10: I。金屬TiAl層的厚度c與金屬Cr層的厚度d的比例關(guān)系為c: d = I?4: I, d = (0.5?2)nm。
[0022]參見圖3所示，在本實(shí)用新型中，每一陶瓷亞層的厚度記為e，每一調(diào)制周期陶瓷層的厚度記為e貞_，陶瓷TiAlN層的厚度記為a，陶瓷CrN層的厚度記為b，則e = y (a+b)=yX6周期，Y表不調(diào)制周期陶瓷層的層數(shù)，y.X = 2?10.I。陶瓷TiAlN層的厚度a與陶瓷CrN層的厚度b的比例關(guān)系為a: b = l?4: l,b=(l?4)nm。
[0023]在本實(shí)用新型中，在設(shè)置了物理氣相沉積的交替層數(shù)X或者y后，以及金屬Cr層的厚度d和CrN層的厚度b后，通過控制物理氣相沉積過程中的參數(shù)，則能夠制作出不同層數(shù)、不同厚度的周期亞層結(jié)構(gòu)的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜。
[0024]在本實(shí)用新型中，使用磁控濺射設(shè)備，應(yīng)用磁控濺射鍍膜工藝制作金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜，在基體上先沉積第一金屬亞層，然后順著沉積第一陶瓷亞層、第二金屬亞層、第二陶瓷亞層、……、第m金屬亞層和第m陶瓷亞層；這樣交替沉積到達(dá)所需厚度，形成金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜。
[0025]選取靶材:分別選取質(zhì)量百分比純度為99.9%的TiAl (Al含量25?66wt% )和質(zhì)量百分比純度為99.9%的Cr為靶材，以YG6硬質(zhì)合金塊為基體。
[0026](A)將基體和靶材置于磁控濺射設(shè)備的真空室中，對真空室抽真空至本底真空度為 2 X KT3Pa ；
[0027](B)第一金屬亞層的制備
[0028]通入質(zhì)量純度為99.999%的氬氣作為工作氣體，氬氣分壓為0.2?0.3Pa(即濺射工作氣壓為0.2?0.3Pa)，對基體施加50?200V的負(fù)偏壓，基體溫度為180?220°C ；TiAl靶濺射功率為60?80W，Cr靶濺射功率40?60W ；
[0029]開啟濺射TiAl靶10?30秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4?6秒后停止，制得第一層調(diào)制周期TiAl/Cr金屬層；
[0030]繼續(xù)在開啟濺射TiAl靶10?30秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4?6秒后停止，制得第二層調(diào)制周期TiAl/Cr金屬層；
[0031]繼續(xù)在開啟濺射TiAl靶10?30秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4?6秒后停止，制得第X層調(diào)制周期TiAl/Cr金屬層；完成第一金屬亞層的制備；
[0032]在本實(shí)用新型中，制作金屬亞層時(shí)要關(guān)閉氮?dú)狻０胁脑诙虝r(shí)間內(nèi)進(jìn)行濺射，有利于膜的沉積。
[0033](C)第一陶瓷亞層的制備
[0034]通入質(zhì)量純度為99.999%的氮?dú)?，氮?dú)夥謮簽?.06?0.1Pa ；
[0035]通入質(zhì)量純度為99.999%的氬氣，氬氣分壓為0.2?0.3Pa ；
[0036]濺射工作氣壓為0.2?0.3Pa，對基體施加50?200V的負(fù)偏壓，基體溫度為180?2200C ；TiAl靶濺射功率為60?80W, Cr靶濺射功率40?60W ；
[0037]開啟濺射TiAl靶10?30秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4?6秒后停止，制得第一層調(diào)制周期TiAlN/CrN陶瓷層；
[0038]繼續(xù)在開啟濺射TiAl靶10?30秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4?6秒后停止，制得第二層調(diào)制周期TiAlN/CrN陶瓷層；
[0039]繼續(xù)在開啟濺射TiAl靶10?30秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4?6秒后停止，制得第I層調(diào)制周期TiAlN/CrN陶瓷層；完成第一陶瓷亞層的制備；
[0040]在本實(shí)用新型中，制作陶瓷亞層時(shí)要同時(shí)打開氮?dú)夂蜌鍤?，利用氮?dú)獾臐B入形成陶瓷膜的沉積。
[0041](D)重復(fù)(B)?(C)步驟，直到磁控濺射制膜達(dá)到所需厚度，得到金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜。
[0042]在本實(shí)用新型中，采用短時(shí)間濺射-交替沉積進(jìn)行氮化物陶瓷亞層和金屬亞層的沉積，沉積后的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜具有膜致密性，其韌性可以改善切削刀具的高速和強(qiáng)力切削的性能，能夠防止膜層在高受力條件下的脆性崩裂和剝落。
[0043]實(shí)施例1
[0044]參見圖4所示，制備陶瓷亞層厚度與金屬亞層厚度比例為7: I的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)納米多層膜。
[0045]選取靶材:分別選取質(zhì)量百分比純度為99.9%的TiAl (Al含量45wt%)和質(zhì)量百分比純度為99.9%的Cr為靶材，以YG6硬質(zhì)合金塊為基體。
[0046](A)將基體和靶材置于磁控濺射設(shè)備的真空室中，對真空室抽真空至本底真空度為 2 X KT3Pa ；
[0047](B)第一金屬亞層的制備
[0048]通入質(zhì)量純度為99.999%的氬氣作為工作氣體，氬氣分壓為0.24Pa(即濺射時(shí)的工作氣壓也是0.24Pa)，濺射氣體總流量為20SCCm，對基體施加100V的負(fù)偏壓，基體溫度為1800C ；TiAl靶濺射功率為60W，Cr靶濺射功率40W ；
[0049]開啟濺射TiAl靶15秒后停止(沉積厚度在c = 3nm)，然后開啟濺射Cr靶4秒后停止(沉積厚度在d = Inm);繼續(xù)在開啟濺射TiAl靶15秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4秒后停止；……；交替沉積X = 20次，累計(jì)沉積厚度達(dá)到f = 80nm，則完成第一金屬亞層的制備；
[0050](C)第一陶瓷亞層的制備
[0051]通入質(zhì)量純度為99.999%的氮?dú)?，氮?dú)夥謮簽?.06Pa ；
[0052]通入質(zhì)量純度為99.999%的氬氣，氬氣分壓為0.3Pa ；
[0053]濺射工作氣壓為0.3Pa，對基體施加100V的負(fù)偏壓，基體溫度為180°C ；TiAl靶濺射功率為60W，Cr靶濺射功率40W ；
[0054]開啟濺射TiAl靶15秒后停止(沉積厚度在a = 5nm)，然后開啟濺射Cr靶4秒后停止(沉積厚度在b = 2nm);繼續(xù)在開啟濺射TiAl靶15秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4秒后停止；……；交替沉積I = 80次，累計(jì)沉積厚度達(dá)到e = 560nm,則完成第一陶瓷亞層的制備；
[0055](D)重復(fù)⑶?(C)步驟，即交替沉積m = 8次，直到磁控濺射制膜達(dá)到所需厚度H = 5120nm,從而得到金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜。
[0056]參見圖4A所示的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)納米多層膜的TEM照片，圖中是對部分層進(jìn)行的掃描，從圖中可知，采用本實(shí)用新型的方法制作的納米多層膜具有金屬亞層、陶瓷亞層結(jié)構(gòu)。圖中也觀察到膜是較為致密的。
[0057]對實(shí)施例1制得的具有8個(gè)亞層交替的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)納米多層膜進(jìn)行性能測試，薄膜硬度為31GPa，抗氧化溫度為970°C，劃痕法結(jié)合力為60牛頓。
[0058]實(shí)施例2
[0059]制備陶瓷亞層厚度與金屬亞層厚度比例為3: I的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)納米多層膜。
[0060]選取靶材:分別選取質(zhì)量百分比純度為99.9%的TiAl (Al含量45wt%)和質(zhì)量百分比純度為99.9%的Cr為靶材，以YG6硬質(zhì)合金塊為基體。
[0061](A)將基體和靶材置于磁控濺射設(shè)備的真空室中，對真空室抽真空至本底真空度為 2 X KT3Pa ；
[0062](B)第一金屬亞層的制備
[0063]通入質(zhì)量純度為99.999%的氬氣作為工作氣體，氬氣分壓為0.3Pa(即濺射時(shí)的工作氣壓也是0.3Pa)，濺射氣體總流量為20SCCm，對基體施加120V的負(fù)偏壓，基體溫度為2000C ；TiAl靶濺射功率為80W，Cr靶濺射功率40W ；
[0064]開啟濺射TiAl靶30秒后停止(沉積厚度在c = 8nm)，然后開啟濺射Cr靶4秒后停止(沉積厚度在d = 2nm);繼續(xù)在開啟濺射TiAl靶30秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4
秒后停止；......；交替沉積X = 5次,累計(jì)沉積厚度達(dá)到f = 50nm,則完成第一金屬亞層的制備；
[0065](C)第一陶瓷亞層的制備
[0066]通入質(zhì)量純度為99.999%的氮?dú)?，氮?dú)夥謮簽?.1Pa ；
[0067]通入質(zhì)量純度為99.999%的氬氣，氬氣分壓為0.3Pa ；
[0068]濺射工作氣壓為0.3Pa，對基體施加120V的負(fù)偏壓，基體溫度為200°C ；TiAl靶濺射功率為80W，Cr靶濺射功率40W ；
[0069]開啟濺射TiAl靶30秒后停止(沉積厚度在a = 15nm)，然后開啟濺射Cr靶4秒后停止(沉積厚度在b = 4nm);繼續(xù)在開啟濺射TiAl靶30秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4秒后停止；……；交替沉積y = 10次，累計(jì)沉積厚度達(dá)到e = 190nm,則完成第一陶瓷亞層的制備；
[0070](D)重復(fù)⑶?(C)步驟，即交替沉積m = 5次，直到磁控濺射制膜達(dá)到所需厚度H = 1200nm,從而得到金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜。
[0071]對實(shí)施例2制得的具有5個(gè)亞層交替的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)納米多層膜進(jìn)行性能測試，薄膜硬度為29GPa，抗氧化溫度為915°C，劃痕法結(jié)合力為100牛頓。
[0072]實(shí)施例3
[0073]參見圖4所示，制備陶瓷亞層厚度與金屬亞層厚度比例為14: I的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)納米多層膜。
[0074]選取靶材:分別選取質(zhì)量百分比純度為99.9%的TiAl (Al含量30wt% )和質(zhì)量百分比純度為99.9%的Cr為靶材，以YG6硬質(zhì)合金塊為基體。
[0075](A)將基體和靶材置于磁控濺射設(shè)備的真空室中，對真空室抽真空至本底真空度為 2 X KT3Pa ；
[0076](B)第一金屬亞層的制備
[0077]通入質(zhì)量純度為99.999%的氬氣作為工作氣體，氨氣分壓為0.24Pa(即濺射時(shí)的工作氣壓也是0.24Pa)，濺射氣體總流量為20SCCm，對基體施加100V的負(fù)偏壓，基體溫度為1800C ；TiAl靶濺射功率為60W，Cr靶濺射功率60W ；
[0078]開啟濺射TiAl靶15秒后停止(沉積厚度在c = 2nm)，然后開啟濺射Cr靶4秒后停止(沉積厚度在d = 0.5nm);繼續(xù)在開啟濺射TiAl靶15秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4秒后停止；……;交替沉積X = 10次，累計(jì)沉積厚度達(dá)到f = 25nm,則完成第一金屬亞層的制備；
[0079](C)第一陶瓷亞層的制備
[0080]通入質(zhì)量純度為99.999%的氮?dú)?，氮?dú)夥謮簽?.06Pa ；
[0081]通入質(zhì)量純度為99.999%的氬氣，氬氣分壓為0.3Pa ；
[0082]濺射工作氣壓為0.3Pa，對基體施加100V的負(fù)偏壓，基體溫度為180°C ；TiAl靶濺射功率為60W，Cr靶濺射功率60W ；
[0083]開啟濺射TiAl靶15秒后停止(沉積厚度在a = 7nm)，然后開啟濺射Cr靶4秒后停止(沉積厚度在b = 3nm);繼續(xù)在開啟濺射TiAl靶15秒后停止，然后開啟濺射Cr靶4秒后停止；……；交替沉積I = 35次，累計(jì)沉積厚度達(dá)到e = 350nm,則完成第一陶瓷亞層的制備；
[0084](D)重復(fù)⑶?(C)步驟，即交替沉積m = 10次，直到磁控濺射制膜達(dá)到所需厚度H = 3750nm,從而得到金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜。
[0085]對實(shí)施例3制得的具有10個(gè)亞層交替的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)納米多層膜進(jìn)行性能測試，薄膜硬度為30.5GPa，抗氧化溫度為9450°C，劃痕法結(jié)合力為85牛頓。
[0086]對比實(shí)施例1
[0087]工藝參數(shù)與實(shí)施例1中的制備陶瓷亞層沉積相同，沉積厚度為560nm乘8等于4480nm。測試性能為薄膜硬度為32GPa，抗氧化溫度為910°C，劃痕法結(jié)合力為40牛頓。
[0088]本實(shí)用新型具有[TiAlN/CrN]/[TiAl/Cr]的納米多層膜比單純的陶瓷納米多層膜的結(jié)合力提高，金屬亞層的厚度比例越大，結(jié)合力提高幅度越大，膜層的結(jié)合力與其韌性和內(nèi)應(yīng)力有密切關(guān)系，說明金屬亞層的厚度比例越大的引入可以有效地改善膜層的韌性，降低內(nèi)應(yīng)力。提高膜層的韌性可以改善切削刀具的高速和強(qiáng)力切削的性能，能夠防止膜層在高受力條件下的脆性崩裂和剝落。
[0089]本實(shí)用新型涉及的一種超硬金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)納米多層膜，該納米多層膜是在傳統(tǒng)的TiAlN/CrN氮化物陶瓷納米多層膜中間周期性插入一定厚度的TiAl/Cr金屬納米多層膜亞層構(gòu)成，從而構(gòu)成新的用于在切削刀具表面強(qiáng)化的膜層體系。在常規(guī)的TiAlN/CrN氮化物陶瓷納米多層膜中插入TiAl/Cr金屬納米多層膜亞層，可以改善納米多層膜的韌性，降低內(nèi)應(yīng)力。金屬納米多層膜亞層的厚度比例越高，膜層的整體韌性越好，內(nèi)應(yīng)力也會隨之降低，膜層的硬度也會隨之降低。但在較小厚度變化的陶瓷亞層厚度與金屬亞層厚度，其膜層的硬度沒有明顯下降，但膜層的韌性可以明顯改善。提高膜層的韌性可以改善涂層刀具的高速和強(qiáng)力切削的性能，防止在膜層在高受力條件下的脆性崩裂和剝落。
[0090]以上內(nèi)容是結(jié)合具體的優(yōu)選實(shí)施方式對本實(shí)用新型所作的進(jìn)一步詳細(xì)說明，不能認(rèn)定本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】僅限于此，對于本實(shí)用新型所屬【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本實(shí)用新型構(gòu)思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應(yīng)當(dāng)視為屬于本實(shí)用新型由所提交的權(quán)利要求書確定專利保護(hù)范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種加工在切削刀具上的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜，其特征在于:所述金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜由順次排序的第一金屬亞層、第一陶瓷亞層、第二金屬亞層、第二陶瓷亞層、直至第m金屬亞層和第m陶瓷亞層組成；每一金屬亞層由多層調(diào)制周期金屬層構(gòu)成，每一調(diào)制周期金屬層由金屬TiAl層和金屬Cr層構(gòu)成；每一陶瓷亞層由多層調(diào)制周期陶瓷層構(gòu)成，每一調(diào)制周期陶瓷層由陶瓷TiAlN層和陶瓷CrN層構(gòu)成。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工在切削刀具上的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜，其特征在于:所述的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜的總厚度H = (I?8) μ m。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工在切削刀具上的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜，其特征在于:陶瓷亞層和金屬亞層的厚度比例范圍為3?15:1。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工在切削刀具上的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜，其特征在于:每一調(diào)制周期金屬層；^胃《的厚度為I?10nm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工在切削刀具上的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜，其特征在于:每一調(diào)制周期陶瓷層的厚度為2?20nm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的加工在切削刀具上的金屬陶瓷復(fù)合結(jié)構(gòu)的納米多層膜，其特征在于:納米多層膜的硬度為28?32GPa，抗氧化溫度為900?1000°C，劃痕法結(jié)合力為60?100牛頓。
【文檔編號】B32B15/04GK204054801SQ201420381922
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】陶冶, 劉培英 申請人:陶冶