一种滚插齿刀涂层工艺.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115747718A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211674806.X(22)申请日2022.12.26(71)申请人常州夸克涂层科技有限公司地址213000江苏省常州市武进区常武中路18号常州科教城大连理工大学常州研究院科技产业大厦B座218-219(72)发明人卢国英石昌仑韩莹莹(74)专利代理机构常州市科佑新创专利代理有限公司32672专利代理师梁娜(51)Int.Cl.C23C14/06(2006.01)C23C14/32(2006.01)权利要求书1页说明书5页(54)发明名称一种滚插齿刀涂层工艺(57)摘要本发明涉及硬质涂层技术领域，具体涉及一种滚插齿刀涂层工艺，通过基体前处理、装炉抽真空加热、灯丝清洗、镀结合层、镀功能层、随炉冷却、出炉等步骤进行试片基体的涂层，添加B元素到CrAlN中，会在纳米级fcc‑AlCrN晶粒周围形成一层薄的BNx相包裹，使涂层具有超高硬度。在AlCrBN涂层中还发现存在c‑BN和hcp‑BN相，可以提高涂层的摩擦性能。W元素的掺杂能生成硬度较高的WN或W2N相，且W原子溶入CrN晶格内可形成置换固溶体，使其具备更突出的力学性能及抗磨损性能。Si元素的掺杂可使涂层具有一定非晶态结构，形成晶体‑非晶复合结构，赋予了涂层较高的塑性变形抗力、高的硬度和耐磨性，由此获得良好的高温耐磨性。CN115747718ACN115747718A权利要求书1/1页1.一种滚插齿刀涂层工艺，其特征在于，具有以下步骤：步骤一，基体前处理，用无水乙醇对试片基体超声波清洗，冷风吹干；步骤二，装炉抽真空，先粗抽后细抽，直至真空；步骤三，加热，开加热器加热至温度450℃～550℃；步骤四，灯丝清洗，通入氩气，保持真空度，打开灯丝电源，进行清洗；步骤五，镀结合层，通入氮气，保持真空度，打开靶材，设置弧电流以及偏压；步骤六，镀功能层，通入氮气，保持真空度，交替沉积CrAlBN层和CrAlSiWN层；所述CrAlBN层各元素占比如下：Cr10%～20%,AL20%～30%，B5～10%，N40%～65%；所述CrAlSiWN层各元素占比如下：Cr5%～20%,AL10%～20%，Si2～5%，W2%～5%，N50%～81%；步骤七，随炉冷却，关闭加热器，冷却后，破空将涂层后的试片基体取出。2.根据权利要求1所述的一种滚插齿刀涂层工艺，其特征在于：步骤一中，所述试片基体为20mm*5mm的高速钢，采用#400、#800、#1200、#1600、#2000的砂纸磨基体表面，然后采用晶粒度为2.5μm的金刚石抛光膏将基体表面磨抛达到镜面。3.根据权利要求1所述的一种滚插齿刀涂层工艺，其特征在于：步骤一中，使用无水乙醇超声波清洗的时间为30min。4.根据权利要求1所述的一种滚插齿刀涂层工艺，其特征在于：步骤二中，使用机械泵、粗抽阀对镀膜腔进行粗抽，同时打开分子泵进行加速，关闭插板阀；真空度到2.9Pa时，打开前级阀和插板阀进行细抽。5.根据权利要求1所述的一种滚插齿刀涂层工艺，其特征在于：步骤二中，所述真空的真空度为2*10‑2Pa～7*10‑2Pa。6.根据权利要求1所述的一种滚插齿刀涂层工艺，其特征在于：步骤四中，所述氩气流量为60～100sccm，真空度为3*10‑2Pa～5*10‑2Pa，灯丝电源偏压在50～900V，逐渐递增或分阶梯递增，清洗为30min。7.根据权利要求1所述的一种滚插齿刀涂层工艺，其特征在于：步骤五中，所述氮气流量为60～100sccm，真空度为3*10‑2Pa～5*10‑2Pa，所述靶材为Cr或Ti中的一种，所述弧电流为60A～100A，所述偏压为500V～800V。8.根据权利要求1所述的一种滚插齿刀涂层工艺，其特征在于：步骤五中，所述镀结合层的厚度为30～50nm。9.根据权利要求1所述的一种滚插齿刀涂层工艺，其特征在于，步骤六中，所述镀功能层包括以下步骤：安装CrAlB靶材，CrAlSiW靶材，所述氮气流量为100～300sccm，将真空度稳定在2.5～4Pa，工件架转速频率设定为1～2hz，同时开启所有蒸发源，电流控制在120～180A，多层膜中彼此交替沉积，CrAlBN纳米层厚度与CrAlSiWN纳米层厚度总和≤100nm，最佳10～30nm，CrAlBN纳米层厚度与CrAlSiWN纳米层厚度之比不大于2。10.根据权利要求1所述的一种滚插齿刀涂层工艺，其特征在于，步骤六中，所述镀功能层包括以下步骤：安装CrAlB靶材，CrAlSiW靶材，所述氮气流量为100～300sccm，将真空度稳定在2.5～4Pa，工件架转速频率设定为1～2hz，先开启CrAlB蒸发源，随后关掉CrAlB蒸发源开启CrAl