切削性能。本发明中柱状晶MT-TiZrCN涂层中 渗入的微量Zr元素 ，W Zr离子占据Ti离子形式存在于基质TiCN涂层中，在切削热冲击过 程中，MT-TiZrCN涂层中的Zr能有效延缓涂层Ti〇2相的形成，达到提高涂层抗氧化性的目 的。本发明A1 Gr)2〇3改性涂层中形成于基质晶界的Zr化微晶促使基质Al2〇3由不规则柱 状晶或类楠球形晶粒向高长径比的规则柱状晶生长，涂层残余应力降低，涂层晶粒边界致 密度提高，涂层的晶界强度增强，达到提高涂层初性的目的。
[0032] 2.本发明针对现用就削加工涂层刀片的通用复合涂层Al2〇3/MT-TiCN耐热性及 抗崩刃性问题，采用渗Zr工艺技术，有针对性地分别控制α -Al2〇3及MT-TiCN沉积中渗入 的Zr含量，使α -Al2〇3及MT-TiCN涂层工艺渗Zr过程中形成不同的含Zr沉积物相，获 得含新型微结构的MT-TiZrCN涂层和A1 Gr) 2〇3改性涂层。本发明针对MT-TiCN涂层的 耐热抗氧化性问题，在不改变通用沉积温度的条件下，采用在TiCl4-CH3CN-HCl-N2-H2沉积 气氛体系中加入ZrCl4气氛，对工艺气氛进行优化组合，制备Zr含量0. lat %~0. 5at% 的柱状晶MT-TiZrCN涂层，本发明切削刀片的耐后刀面磨损内层涂层的抗氧化性能提高 了 25%。本发明针对纯a-Al2〇3作为最外层涂层使用时存在的脆性易崩刃的问题，采用在 AICI3-CO2-HCI-H2S-H2沉积体系中渗入ZrCl4气氛，在不降低沉积温度条件下，对刀具表面 复合沉积层的表面形貌、结构组分、晶面取向及涂层残余应力等进行了改进，形成表面由光 滑的四棱锥晶粒组成，纵向面为长径比> 2的柱状晶结构的低残余应力初性增强AUZr)2化 改性涂层，涂层残余应力值《ISOMPa。
【附图说明】
[003引图1为本发明实施例1的切削刀片中MT-TiZrCN涂层的表面形貌图。
[0034] 图2为本发明实施例1的切削刀片中A1 Gr)2〇3改性涂层的表面形貌图。
[0035] 图3为本发明实施例1的切削刀片中A1紅)203改性涂层的截面形貌图。
[0036] 图4为本发明对比实验中试样A的MT-TiZrCN涂层和试样B的MT-TiCN涂层的 XRD衍射谱图。
[0037] 图5为本发明对比实验中试样A的MT-TiZrCN涂层氧化后的截面形貌图。
[0038] 图6为本发明对比实验中试样B的MT-TiCN涂层氧化后的截面形貌图。
[0039] 图7为本发明实施例1的切削刀片中A1 Gr)2〇3改性涂层的X畑衍射谱图。
[0040] 图8为对比例1的切削刀片中α -Al2〇3涂层的X畑衍射谱图。
[00川图9为本发明实施例1的切削刀片中A1 Gr)203改性涂层表面热裂纹分布的扫描 电子显微图。
[0042] 图10为本发明实施例2的切削刀片的截面形貌图。
[004引图11为本发明实施例2及对比例2的切削刀片中A1 Gr)203改性涂层的邸D衍射 谱图。
【具体实施方式】
[0044] W下结合说明书附图和具体优选的实施例对本发明作进一步描述，但并不因此而 限制本发明的保护范围。
[0045] 实施例1
[0046] -种本发明的表面改性涂层切削刀片，包含硬质合金刀片基体和沉积于刀片基体 上的涂层，涂层由内到外依次包含有TiN层，MT-TiZrCN涂层，TiC〇.5N〇.3〇〇.2层，α-Α!2〇3层和 具有刚玉结构的Α1 Gr) 2〇3改性涂层，且Α1 Gr) 2〇3改性涂层具有（300)晶面强织构取向，取 向晶面的强度比值I(300VI (110) =2.0(即为（300)晶面和（110)晶面的XRD衍射峰的强 度比值，下同）。涂层中TiN层的厚度为0. 2 μ m ;MT-TiZrCN涂层是在TiCl广CH3CN-HCI-N2-H2 沉积气氛体系中加入ZrCl4气氛制备得到，MT-TiZrCN涂层中Zr含量（原子百分数，下同） 为0. 2at%，MT-TiZrCN涂层纵向面为柱状晶结构，长径比> 3, MT-TiZrCN涂层的厚度为 8 μ m ;TiC。.sN。.3〇。.2层的厚度为0. 5 μ m ; α -A!203层的厚度为1. ο μ m ;最外层A1 Gr) 203改性 涂层是在AICI3-CO2-HCI-H2S-H2沉积气氛体系中加入ZrC!4气氛制备得到，A1紅)203改性涂 层中Zr含量为0. 59at %，Zr元素 W Zr〇2微晶形式存在于α -Al2〇3晶粒的晶界上，A1 Gr) 2〇3 改性涂层的表面由光滑的四棱锥晶粒（即柱状晶结构的顶部为四棱锥形）组成，AUZr)2〇3 改性涂层纵向面为柱状晶结构，长径比>2,41狂')2化改性涂层的残余应力值《1801口曰（本 实施例中为177MPa)，A1 Gr)2〇3改性涂层的厚度为4. 0 μ m。
[0047] -种上述的表面改性涂层切削刀片的制备方法，包括W下步骤：
[004引 （1)基体制备；采用5 μ m粒径的WC粉体，与9wt%的粘结相Co W及含量1. 2wt% 的固溶体化(佩)C进行混合，经过压制，烧结，端面研磨及涂层前清洗干燥，形成基体刃口 表层具有厚度脱目层结构的初性与耐磨性兼具的刀片基体。
[0049] (2)利用CVD工艺在切削刀片基体上沉积TiN层，厚度为0. 2 μ m。
[0050] 做利用CVD工艺在TiN层上沉积MT-TiZrCN涂层，厚度为8. 0 μ m，具体工艺条件 为：在TiCl4-CH3CN-HCl-N2-H2沉积气氛体系中加入ZrCl4气氛，沉积温度为885°C，沉积压力 80mbaH50mbar~90mbar均可），调整ZrCl4与TiCl4气氛浓度比例（体积浓度比，下同）为 0. 23,控制所述沉积气氛体系中的TiCl4气氛浓度（体积百分数，下同）为2. 3vo1%，CH3CN 的气氛浓度为1. 2vol%，成的气氛浓度为13vol%，肥1气氛浓度为1. 5vol%，其余为&。
[0051] (4)利用 CVD 工艺在 MT-TiZrCN 层上沉积一层 TiC〇.sN〇.3〇〇.2 层，厚度为 0. 5 μ m。
[0052] (5)利用CVD工艺在TiCxNyOz层上沉积一层α -AI2O3层，厚度为1. 0 μ m。
[0053] (6)利用CVD工艺在α -AI2O3层上沉积A1 Gr)2〇3改性涂层，厚度为4. 0 μ m，具 体工艺条件为；W ZrCl4-AlCl3-C〇2-HCl-H2S-H2为沉积气氛体系，沉积温度为lOlCrC，压力 为55mbar，调整所述沉积气氛体系中C〇2与肥1的气氛浓度比为0. 8, ZrCl4与AICI3的气 氛浓度比为0. 12,所述沉积气氛体系中0)2的气氛浓度为3. Ovol %，AICI3的气氛浓度为 1. 5vol%，的气氛浓度为0. 15vol%，其余为对应上述气氛浓度比例的ZrCl"肥1 W及 作为平衡的&气体；完成沉积A1 Gr) 2〇3改性涂层后不进行涂层表面的后处理工艺，直接得 到表面改性涂层切削刀片。
[0054] 本发明实施例1切削刀片的内层MT-TiZrCN涂层中Zr元素的含量为0. 2at%，涂 层纵向面为具有长径比> 3的柱状晶结构，涂层表面光滑致密，沉积生长的晶粒均匀，涂层 表面形貌如图1所示。
[0055] 本发明实施例1切削刀片中的最外层A1 Gr)2化改性涂层的表面形貌图和截面形 貌图分别如图2及图3所示，从图2和图3中可W看出，AUZr)2〇3改性涂层的表面由光滑 的四棱锥晶粒组成，涂层纵向面为具有长径比> 2的柱状晶结构。
[005引 对比实验
[0057] 采用与实施例1相同的工艺条件，单独沉积一个厚度为8 μ m的MT-TiZrCN涂层， 作为试样A，与实施例1的涂层切削刀片唯一区别是不含最外层AUZr)2〇3改性涂层。
[0058] 再采用与实施例1中的内层MT-TiZrCN涂层相同的工艺步骤和沉积条件，制备一 个厚度同样为8 μ m的纯MT-TiCN涂层，作为试样B ;试样A与试样B的区别为；试样A的涂 层中含有0. 2at%的Zr成分。
[0059] 对试样A的MT-TiZrCN涂层及试样B的纯MT-TiCN涂层进行检测对比，涂层衍射 X畑分析对比，如图4所示。
[0060] Zr元素含量为0. 2at%的MT-TiZrCN涂层试样A与纯的MT-TiCN涂层试样B相比， XRD谱图中并没有出现新的物相衍射峰，但涂层的晶面取向发生了变化，由纯MT-TiCN涂层 的（311)晶面取向转变为MT-TiZrCN涂层的（220)晶面取向。
[0061] 试验A及试样B同时进行相同条件的耐热抗氧化测试，在80(TC的空气气氛中，保 温氧化60分钟，对比涂层的氧化情况，结果如表1所示。
[0062] 表1 ;试样A与试样B的抗氧化对比
[0063]
[0064] 从表1中的数据对比可见，相比试样B的纯MT^iCN涂层，试样A的&含量为 0. 2at%的MT-TiZrCN涂层的抗氧化性能增强，相同条件下涂层的氧化速率降低了 25% ;试 样A及试样B的涂层氧化后的截面形貌分别如图5和图6所示。
[006引对比实验即为MT-TiZrCN涂层抗氧化性能提高的定量结果说明；而所有的对比例 切削测试结果，也都定性包含了 MT-TiZrCN涂层的抗氧化性能提高而致使复合涂层刀片耐 热耐磨抗崩刃优势明显。
[0066] 把MT-TiZrCN涂层的抗氧性能数据单独说明，是由于CVD涂层均为复合涂层， MT-TiZrCN外层还沉积有较厚的A1 Gr) 2〇3层，如果在该MT涂层抗氧化性能检测中直接用 完整的实施例复合涂层刀片，测试过程受到外层A1 Gr)2〇3涂层影响，就不能定量地表征 MT-TiZrCN的抗氧化性能结果。
[0067] 对比例1
[0068] 采用与实施例1相同的工艺步骤和工艺条件，制备对比例1的涂层切削刀片，其工 艺条件的区别在于；对比例1的涂层沉积，工艺过程完全没有渗入ZrCl4气氛，即采用正常 CVD沉积工艺，沉积形成由MT-TiCN及纯α -Al2〇3涂层组成的复合涂层切削刀片，沉积涂层 的厚度与实施例1中的涂层厚度对应相同。
[0069] 将本发明实施例1的切削刀