一种超高硬度涂层的制作方法

1.本技术涉及表面处理材料的领域，尤其是涉及一种超高硬度涂层。


背景技术：

2.在一些机械加工过程中，如车削、冲孔、钻孔等加工过程中，经常需要处理工具对硬度较高的材料进行处理，因此处理工具较易发生磨损，使得处理工具的使用寿命大大缩短。为了延长处理工具的使用寿命，通常采用在处理工具表面增加硬化涂层，提高处理工具表面的硬度以及耐磨效果。
3.针对上述相关技术，发明人认为单纯地在处理工具表面增加硬化涂层，由于硬化涂层自身刚性较大，导致硬化涂层与硬度较高的材料接触较易发生破裂，涂层的使用寿命较短，较易暴露处理工具，导致处理工具存在使用寿命较短的缺陷。


技术实现要素：

4.为了提高涂层的使用寿命，改善处理工具寿命较短的缺陷，本技术提供一种超高硬度涂层。
5.本技术提供的一种超高硬度涂层采用如下的技术方案：
6.一种超高硬度涂层，包括设置于处理工具上的硬化涂层、连接涂层、功能涂层，所述功能涂层包括抗氧化涂层和耐磨涂层，所述连接涂层用于连接任意相邻的两个涂层，所述抗氧化涂层、耐磨涂层和硬化涂层由内之外涂覆于处理工具外，所述硬化涂层为含碳层。
7.通过采用上述技术方案，在硬化涂层中增加碳元素，在一定程度上增加硬化涂层的润滑性能，进而在硬化涂层与硬度较高的材料接触时，硬化涂层与材料之间可发生一定的润滑，降低硬化涂层与材料发生硬碰撞的可能性，延长硬化涂层的使用寿命，即延长处理工具的使用寿命。在处理工具上顺次负载抗氧化涂层、耐磨涂层和硬化涂层，增加涂层的层数，在一定程度上，减缓处理工具表面直接暴露并与材料直接接触的速度；通过耐磨涂层的设置，保障处理工具的耐磨效果，进一步减缓处理工具表面直接与材料接触的速度，即延长处理工具的使用寿命。
8.可选的，所述含碳层中碳元素的比例为20-50％。
9.通过采用上述技术方案，调整含碳层中的碳元素的比例，有效改善含碳层的润滑效果，使得硬化涂层与材料接触时，可有效降低硬化涂层与材料之间发生硬性碰撞，降低硬化涂层破裂的可能性，延长涂层的使用寿命。同时，碳元素可对硬化涂层中的基材进行连接以及润滑，提高硬化涂层的韧性，进一步降低硬化涂层破裂的可能性，延长涂层的使用寿命，即延长处理工具的使用寿命。
10.可选的，所述含碳层通过气相沉积附着于耐磨涂层上。
11.通过采用上述技术方案，气相沉积可使得含碳层均匀包覆于耐磨涂层上，使得硬化涂层的硬度较为均匀，且气相沉积使得含碳层与耐磨涂层之间、含碳层各组分之间结合效果较佳，即降低了硬化涂层与耐磨涂层剥离的可能性，并且使得硬化涂层获得较为致密
的结构，进一步提高硬化涂层的硬度，即可增强硬化涂层对处理工具的保护效果。
12.可选的，所述连接涂层包括基体涂层和粘结涂层，所述基体涂层用于连接处理工具和抗氧化涂层，所述基体涂层为铂改性铝化合物层，所述粘结涂层用于连接抗氧化涂层和耐磨涂层，所述粘结涂层为氮化层。
13.通过采用上述技术方案，铂改性铝化合物层与处理工具之间可发生一定程度的相容以及交联，增强基体涂层与处理工具之间的结合效果，降低涂层与处理工具剥离的可能性，使得涂层稳定对处理工具进行保护；氮化层具有较佳的粘结效果，提高抗氧化涂层和耐磨涂层之间的结合效果。
14.可选的，所述基体涂层上设有若干固定环，所述抗氧化涂层上设有固定槽，所述固定槽用于供固定环嵌合。
15.通过采用上述技术方案，固定环与固定槽嵌合，进一步增加基体涂层与抗氧化涂层之间的结合稳定性。
16.可选的，所述连接涂层还包括牵拉涂层，所述牵拉涂层用于连接耐磨涂层和硬化涂层，所述牵拉涂层为纳米晶柱层。
17.通过采用上述技术方案，纳米晶柱层中的纳米晶柱结构在形成牵拉涂层的过程中，一方面自身可以形成缠结的结构，增加牵拉涂层的韧性，另一方面，纳米晶柱结构可对耐磨涂层和硬化涂层均进行牵拉，进而在硬化涂层发生破裂时，牵拉涂层中的纳米晶柱结构可对硬化涂层进行牵拉，减缓硬化涂层发生破裂的速度。
18.可选的，所述牵拉涂层上交错设有若干固定条，所述硬化涂层上对应固定条开设有若干嵌合槽，所述嵌合槽用于供固定条嵌合。
19.通过采用上述技术方案，固定条与嵌合槽嵌合，进一步增加硬化涂层与牵拉涂层之间的结合效果，保障硬化涂层对处理工具的保护效果。
20.可选的，所述抗氧化涂层为氮化铬层，所述抗氧化涂层的厚度为0.5-10μm。
21.通过采用上述技术方案，氮化铬层自身具有较佳的抗氧化性以及硬度，进而可有效降低处理工具与空气中的水汽等接触氧化腐蚀的可能性，保障处理工具的完整性，进而保障处理工具对材料的处理效果以及处理精度。并且，氧化铬层与基体涂层之间具有较佳的相容性，进一步增强抗氧化涂层与处理工具之间的连接稳定性。
22.可选的，所述耐磨涂层为碳化硼层，所述碳化硼层为含钼碳化硼层。
23.通过采用上述技术方案，碳化硼层自身具有较佳的耐磨效果，进而稳定增加处理工具的耐磨效果，采用含钼碳化硼层作为耐磨涂层，使得耐磨涂层中形成结晶状结构，进一步提高耐磨涂层的耐磨效果。
24.综上所述，本技术包括以下至少一种有益技术效果：
25.采用含碳层作为硬化涂层，一方面，碳元素对硬化涂层中的各组分进行润滑和湿润，提高硬化涂层的韧性，使得硬化涂层与硬度较高的材料碰撞时，不易发生破裂；另一方面，碳元素使得硬化涂层具有一定的润滑效果，使得硬化涂层与材料之间可具有一定的润滑，降低硬化涂层直接与材料发生硬碰撞的可能性，协同延长涂层的使用寿命，进而延长处理工具的使用寿命；
26.通过基体涂层和粘结涂层的设置，抗氧化涂层与处理工具之间、抗氧化涂层与耐磨涂层之间均稳定连接，降低涂层剥离处理工具的可能性，进而涂层可稳定对处理工具进
行保护；
27.通过牵拉涂层的设置，牵拉涂层中的纳米晶柱结构可稳定连接硬化涂层和耐磨涂层，使得硬化涂层稳定对处理工具进行保护，并且在硬化涂层发生破裂时，纳米晶柱结构可对硬化涂层进行牵拉，降低硬化涂层破裂的可能性。
附图说明
28.图1是本技术实施例的整体结构示意图。
29.图2是本技术实施例中显示固定槽的保障示意图。
30.附图标记说明：1、硬化涂层；11、嵌合槽；2、连接涂层；21、基体涂层；22、粘结涂层；23、牵拉涂层；3、功能涂层；31、抗氧化涂层；311、固定槽；32、耐磨涂层；4、固定环；5、固定条。
具体实施方式
31.以下结合附图1-2对本技术作进一步详细说明。
32.本技术实施例公开一种超高硬度涂层。参照图1，一种超高硬度涂层包括硬化涂层1、连接涂层2、功能涂层3，硬化涂层1为含碳层，碳元素分散于硬化涂层1中，一方面，可对硬化涂层1中的组分进行相容以及润滑，提高硬化涂层1的韧性，降低硬化涂层1发生破裂的可能性；另一方面，提高硬化涂层1的硬度和润滑效果，进而硬化涂层1与材料进行接触时，降低硬化涂层1与材料直接进行硬碰撞，进一步降低硬化涂层1发生破裂的可能性，协同提高硬化涂层1对处理工具的保护效果，延长涂层以及处理工具的使用寿命。
33.参照图1，含碳层中碳元素的含量可以为20％，也可以为35％，还可以为50％，但凡是可以提高硬化涂层1的比例即可，本实施例中采用碳元素含量为35％。含碳层中还含有氮铝化钛合金，通过预先将氮铝化钛与含碳气体混合，并通过气相沉积法将含碳层负载于耐磨涂层32上形成硬化涂层1，一方面，硬化涂层1具有较佳的致密性，进一步提高硬化涂层1的硬度，另一方面，提高硬化涂层1与耐磨涂层32之间的结合效果，即保障硬化涂层1对处理工具的保护效果。
34.参照图1，功能涂层3包括抗氧化涂层31和耐磨涂层32，抗氧化涂层31为氮化铬层，且抗氧化涂层31的厚度可以为0.5μm、也可以为5μm，还可以为10μm，本实施例选用厚度为5μm，保障处理工具的处理精度。耐磨涂层32为含钼氮化硼层，通过在氮化硼中添加钼元素，使得耐磨涂层32中生成结晶状结构，可有效改善耐磨涂层32的耐磨效果。
35.参照图1和图2，连接涂层2包括基体涂层21、粘结涂层22和牵拉涂层23，基体涂层21为铂改性铝化合物层，由于处理工具通常为金属材质，使得基体涂层21和处理材料之间的结合效果较佳。基体涂层21稳定连接抗氧化涂层31和处理工具，降低涂层与处理工具分离的可能性。基体涂层21靠近抗氧化涂层31的一端上设有若干固定环4，抗氧化涂层31靠近基体涂层21的一端开设有若干固定槽311，通过固定环4与固定槽311嵌合，进一步提高基体涂层21与抗氧化涂层31之间的连接稳定性。
36.参照图1和图2，粘结涂层22为氮化层，环氧树脂具有较为优异的胶黏效果，进而粘结涂层22可稳定连接抗氧化涂层31和耐磨涂层32，增加涂层之间的粘结效果，即涂层稳定对处理工具进行保护。牵拉涂层23为纳米晶柱层，纳米晶柱为纳米铝钛型晶柱，铝钛型晶柱
不仅具有一定润滑效果，并且具有缠结的纳米晶柱结构，进而纳米晶柱结构可对硬化涂层1和耐磨涂层32进行稳定地连接；同时，硬化涂层1破裂时，牵拉涂层23对硬化涂层1进行牵拉，减缓硬化涂层1破裂的速度，即延长涂层的使用寿命。
37.参照图1和图2，为了提高牵拉涂层23对硬化涂层1的牵拉效果，在牵拉涂层23上设有若干交错设置的固定条5，硬化涂层1靠近牵拉涂层23的一端开设有若干嵌合槽11，嵌合槽11用于供固定条5嵌合，进一步增加牵拉涂层23对硬化涂层1的牵拉效果。
38.本技术实施例一种超高硬度涂层的实施原理为：采用含碳层作为硬化涂层1，不仅增加硬化涂层1的硬度，还通过碳元素润滑硬化涂层1中的各组分，增加硬化涂层1的润滑效果，使得硬化涂层1直接与材料接触时，减少硬化涂层1与材料之间发生硬碰撞的可能性，即延长涂层的使用寿命，长效对处理工具进行保护。
39.以上均为本技术的较佳实施例，并非依此限制本技术的保护范围，故：凡依本技术的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本技术的保护范围之内。