一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层及其制备方法

摘要

本发明涉及一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层及其制备方法，属于刀具保护涂层技术领域。采用电弧离子镀方式在刀具基体上用Al靶和Ti靶制备TiAl第一涂层，通入氮气并用TiAl合金靶和CrSi合金靶交替沉积制备由TiAlN/CrSiN多层复合层构成的第二涂层，用Cr靶和Si靶制备CrSiN第三涂层；本发明第一涂层由内至外Al含量逐渐降低，Ti含量逐渐增高，保证涂层与刀具基体的结合力；第二涂层由TiAlN/CrSiN交替的多层复合层构成，保证与第一涂层的结合力以及减弱涂层应力和提高涂层硬度；第三涂层由内至外Cr含量逐渐降低，Si含量逐渐增高，保证与第二涂层的结合力以及涂层表面的化学稳定性和耐磨性。

权利要求

1.一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，其特征在于，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为Al含量由内至外逐渐降低Ti含量由内之外逐渐增高的TiAl层，所述第二涂层由TiAlN/CrSiN交替的多层复合层构成，所述第三涂层为Cr含量由内至外逐渐降低Si含量由内至外逐渐增高的CrSiN层；

所述第一涂层的厚度为20‑35um，所述第二涂层的厚度为12‑21um，所述第三涂层的厚度为18‑25um，所述第二涂层中TiAlN/CrSiN交替的次数为5‑10次；

所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为24‑38at.％、Al为19‑34at.％、N为8‑15at.％、Cr为13‑20at.％、Si为18‑22at.％。

2.一种如权利要求1所述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：（1）将刀具基体清洗后烘干；

（2）对烘干后的刀具基体进行预处理；

（3）采用Al靶和Ti靶利用电弧离子镀方式制备出含量梯度变化的TiAl第一涂层；

（4）通入氮气，采用TiAl合金靶和CrSi合金靶利用电弧离子镀方式交替沉积制备出由TiAlN/CrSiN多层复合层构成的第二涂层；

（5）采用Cr靶和Si靶利用电弧离子镀方式制备出含量梯度变化的CrSiN第三涂层；

（6）后处理得到高熵复合刀具涂层。

3.根据权利要求2所述的一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述刀具基体为高速钢刀具基体或者硬质合金刀具基体。

4.根据权利要求2所述的一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述预处理是指：将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑

800‑‑1000v、氩气压强为0.2‑0.5Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化。

5.根据权利要求2所述的一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，其特征在于，步骤（3）具体为：关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流

45‑60A固定不变，Ti电弧靶初始电流30‑40A并以1‑3A/min的速率增大，沉积偏压为‑50‑‑

120V，对刀具基体处理30‑40min。

6.根据权利要求2所述的一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，其特征在于，步骤（4）具体为：向真空室中通入高纯氮气，调节气压至1.5‑3.8Pa，先后交替打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为80‑130A，控制CrSi合金电弧靶电流为60‑100A，沉积偏压为‑40‑‑100V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理12‑

18min。

7.根据权利要求2所述的一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，其特征在于，步骤（5）具体为：调节氮气压力3.5‑6Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流80‑100A固定不变，Si电弧靶初始电流45‑60A并以1‑2A/min的速率增大，沉积偏压为‑50‑‑120V，对刀具基体处理20‑30min。

8.根据权利要求2所述的一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，其特征在于，步骤（6）具体为：关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温40‑60min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却。

说明书

一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明属于刀具保护涂层技术领域，涉及一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层及其制备方法。

背景技术

[0002] 由于在大气与腐蚀介质中均能表现出优异的耐腐蚀性能和机械性能，不锈钢材料被广泛应用于航空航天、交通能源以及食品化工等行业。但是不锈钢优异的机械性能反而限制了自身的被加工性，较高的塑性与韧性与低热导率等特点导致不锈钢在切削过程中容易出现切削力大、加工硬化严重、切削温度高以及对刀具黏着模塑严重等现象，严重影响刀具寿命与加工质量，因此不锈钢是一种典型的难加工材料。硬质涂层作为一种重要的防护涂层，以其优异的摩擦学性能和抗腐蚀性能被广泛应用于切削刀具和齿轮等机件的表面的防护。而电弧离子镀技术在工业上是一种典型的物理气相沉积技术，凭借其高离化率、高沉积速率及操作简单等优点，被广泛应用于硬质涂层的制备工艺。

[0003] 氮化物涂层硬度高、韧性强，摩擦系数低且抗磨损性能优异，而刀具基体本身韧性好、强度高，涂层刀具能够将二者的优点进行有机的统一，显著提升了刀具的加工寿命以及效率。

[0004] 例如中国发明专利CN202010557957公开一种AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多层复合涂层的制备工艺，该工艺采用电弧离子镀膜技术在基体上沉积AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多层复合涂层。靶材选取金属Cr靶、AlCrSi靶、AlTiSi靶。先沉积CrN过渡层，再通入氮气作为反应气体，制备AlCrTiSiN工作层。最后通入一定时间氧气，制备AlCrTiSiON表面氧化防护层。本发明涉及的多层复合涂层制备工艺简单，并且容易工业化生产。制备出的涂层具有良好的耐热性能，适用于高速切削，提高加工效率。该涂层的主要作用是改善涂层的耐热性能，由于没有较好的处理涂层间的结合关系以及处理应力问题，其涂层的整体硬度和结合力有待提升。

发明内容

[0005] 本发明的目的在于提供一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层及其制备方法，属于刀具保护涂层技术领域。本发明采用电弧离子镀的方式在刀具基体上先用Al靶和Ti靶制备出含量梯度变化的TiAl第一涂层，然后通入氮气并用TiAl合金靶和CrSi合金靶交替沉积制备由TiAlN/CrSiN多层复合层构成的第二涂层，最后用Cr靶和Si靶制备出含量梯度变化的CrSiN第三涂层；本发明第一涂层由内至外Al含量逐渐降低，Ti含量逐渐增高，保证了涂层与刀具基体间的结合力；第二涂层由TiAlN/CrSiN交替的多层复合层构成，保证了与第一涂层的结合力以及减弱涂层应力和提高涂层硬度；第三涂层由内至外Cr含量逐渐降低，Si含量逐渐增高，保证了与第二涂层的结合力以及涂层表面的化学稳定性和耐磨性。

[0006] 本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

[0007] 一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为Al含量由内至外逐渐降低Ti含量由内之外逐渐增高的TiAl层，所述第二涂层由TiAlN/CrSiN交替的多层复合层构成，所述第三涂层为Cr含量由内至外逐渐降低Si含量由内至外逐渐增高的CrSiN层。

[0008] 作为本发明的一种优选技术方案，所述第一涂层的厚度为20‑35um，所述第二涂层的厚度为12‑21um，所述第三涂层的厚度为18‑25um，所述第二涂层中TiAlN/CrSiN交替的次数为5‑10次。

[0009] 作为本发明的一种优选技术方案，所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为24‑38at.％、Al为19‑34at.％、N为8‑15at.％、Cr为13‑20at.％、Si为18‑22at.％。

[0010] 上述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0011] (1)将刀具基体清洗后烘干；

[0012] (2)对烘干后的刀具基体进行预处理；

[0013] (3)采用Al靶和Ti靶利用电弧离子镀方式制备出含量梯度变化的TiAl第一涂层；

[0014] (4)通入氮气，采用TiAl合金靶和CrSi合金靶利用电弧离子度方式交替沉积制备出由TiAlN/CrSiN多层复合层构成的第二涂层；

[0015] (5)采用Cr靶和Si靶利用电弧离子度方式制备出含量梯度变化的CrSiN第三涂层；

[0016] (6)后处理得到高熵复合刀具涂层。

[0017] 作为本发明的一种优选技术方案，步骤(1)所述刀具基体为高速钢刀具基体或者硬质合金刀具基体

[0018] 作为本发明的一种优选技术方案，步骤(2)所述预处理是指：将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑800‑‑1000v、氩气压强为0.2‑0.5Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化。

[0019] 作为本发明的一种优选技术方案，步骤(3)具体为：关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流45‑60A固定不变，Ti电弧靶初始电流30‑40A并以1‑3A/min的速率增大，沉积偏压为‑50‑‑120V，对刀具基体处理30‑40min。

[0020] 作为本发明的一种优选技术方案，步骤(4)具体为：向真空室中通入高纯氮气，调节气压至1.5‑3.8Pa，先后交替打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为80‑130A，控制CrSi合金电弧靶电流为60‑100A，沉积偏压为‑40‑‑100V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理12‑18min。

[0021] 作为本发明的一种优选技术方案，步骤(5)具体为：调节氮气压力3.5‑6Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流80‑100A固定不变，Si电弧靶初始电流45‑60A并以1‑2A/min的速率增大，沉积偏压为‑50‑‑120V，对刀具基体处理20‑30min。

[0022] 作为本发明的一种优选技术方案，步骤(6)具体为：关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温40‑60min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却。

[0023] 本发明的有益效果：

[0024] (1)本发明采用电弧离子镀的方式在刀具基体上先用Al靶和Ti靶通过控制Al靶电流固定不变而Ti靶电流逐渐增大的方式制备出含量梯度变化的TiAl第一涂层，由内至外Al含量逐渐降低，Ti含量逐渐增高，保证了涂层与刀具基体间的结合力；

[0025] (2)通入氮气并用TiAl合金靶和CrSi合金靶通过交替打开TiAl合金靶和CrSi合金靶电源的方式交替沉积制备由TiAlN/CrSiN多层复合层构成的第二涂层，第二涂层由TiAlN/CrSiN交替的多层复合层构成，使得高应力CrSiN层与低应力TiAlN层相互交替，保证了与第一涂层的结合力，同时高低应力层交替的方式减弱整体涂层应力，并且提高涂层硬度；

[0026] (3)用Cr靶和Si靶通过控制Cr靶电流固定不变而Si靶电流逐渐增大的方式制备出含量梯度变化的CrSiN第三涂层，由内至外Cr含量逐渐降低，Si含量逐渐增高，保证了与第二涂层的结合力以及涂层表面的化学稳定性和耐磨性；

[0027] (4)本发明通过控制每层的厚度以及高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数，以及第一涂层Al和Ti含量梯度变化、第二涂层高低应力层交替、第三涂层Cr和Si含量梯度变化的结构特征，最终使得涂层同时具备较好的耐磨性、较好的硬度、较高的附着力和较好的化学稳定性。

附图说明

[0028] 为了便于本领域技术人员理解，下面结合附图对本发明作进一步的说明。

[0029] 图1为实施例1中高熵复合刀具涂层的断面图；

[0030] 其中A为高速钢刀具基体，B为第一涂层，C为第二涂层，D为第三涂层。

具体实施方式

[0031] 为更进一步阐述本发明为实现预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对依据本发明的具体实施方式、结构、特征及其功效，详细说明如下。

[0032] 实施例1

[0033] 一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，其涂层的断面图如附图1所示，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为Al含量由内至外逐渐降低Ti含量由内之外逐渐增高的TiAl层，所述第二涂层由TiAlN/CrSiN交替的多层复合层构成，所述第三涂层为Cr含量由内至外逐渐降低Si含量由内至外逐渐增高的CrSiN层。

[0034] 所述第一涂层的厚度为33um，所述第二涂层的厚度为20um，所述第三涂层的厚度为23um。

[0035] 所述第二涂层中TiAlN/CrSiN交替的次数为8次。

[0036] 所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为29at.％、Al为21at.％、N为12at.％、Cr为18at.％、Si为20at.％。

[0037] 上述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0038] (1)将高速钢刀具基体清洗后烘干；

[0039] (2)将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑850v、氩气压强为0.3Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化；

[0040] (3)关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流55A固定不变，Ti电弧靶初始电流34A并以2A/min的速率增大，沉积偏压为‑85V，对刀具基体处理32min，制备出含量梯度变化的TiAl第一涂层；

[0041] (4)向真空室中通入高纯氮气，调节气压至1.9Pa，先后交替打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为100A，控制CrSi合金电弧靶电流为85A，沉积偏压为‑60V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理15min，制备出由TiAlN/CrSiN多层复合层构成的第二涂层；

[0042] (5)调节氮气压力4Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流90A固定不变，Si电弧靶初始电流50A并以1A/min的速率增大，沉积偏压为‑80V，对刀具基体处理28min，制备出含量梯度变化的CrSiN第三涂层；

[0043] (6)关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温48min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却，得到高熵复合刀具涂层。

[0044] 实施例2

[0045] 一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为Al含量由内至外逐渐降低Ti含量由内之外逐渐增高的TiAl层，所述第二涂层由TiAlN/CrSiN交替的多层复合层构成，所述第三涂层为Cr含量由内至外逐渐降低Si含量由内至外逐渐增高的CrSiN层。

[0046] 所述第一涂层的厚度为25um，所述第二涂层的厚度为21um，所述第三涂层的厚度为25um。

[0047] 所述第二涂层中TiAlN/CrSiN交替的次数为6次。

[0048] 所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为32at.％、Al为19at.％、N为11at.％、Cr为16at.％、Si为22at.％。

[0049] 上述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0050] (1)将硬质合金刀具基体清洗后烘干；

[0051] (2)将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑900v、氩气压强为0.4Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化；

[0052] (3)关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流48A固定不变，Ti电弧靶初始电流32A并以2A/min的速率增大，沉积偏压为‑100V，对刀具基体处理35min，制备出含量梯度变化的TiAl第一涂层；

[0053] (4)向真空室中通入高纯氮气，调节气压至2Pa，先后交替打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为85A，控制CrSi合金电弧靶电流为90A，沉积偏压为‑75V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理16min，制备出由TiAlN/CrSiN多层复合层构成的第二涂层；

[0054] (5)调节氮气压力3.5Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流80A固定不变，Si电弧靶初始电流45A并以2A/min的速率增大，沉积偏压为‑100V，对刀具基体处理25min，制备出含量梯度变化的CrSiN第三涂层；

[0055] (6)关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温50min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却，得到高熵复合刀具涂层。

[0056] 实施例3

[0057] 一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为Al含量由内至外逐渐降低Ti含量由内之外逐渐增高的TiAl层，所述第二涂层由TiAlN/CrSiN交替的多层复合层构成，所述第三涂层为Cr含量由内至外逐渐降低Si含量由内至外逐渐增高的CrSiN层。

[0058] 所述第一涂层的厚度为28um，所述第二涂层的厚度为20um，所述第三涂层的厚度为20um。

[0059] 所述第二涂层中TiAlN/CrSiN交替的次数为10次。

[0060] 所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为25at.％、Al为28at.％、N为10at.％、Cr为18at.％、Si为19at.％。

[0061] 上述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0062] (1)将高速钢刀具基体清洗后烘干；

[0063] (2)将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑1000v、氩气压强为0.5Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化；

[0064] (3)关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流60A固定不变，Ti电弧靶初始电流38A并以3A/min的速率增大，沉积偏压为‑50V，对刀具基体处理40min，制备出含量梯度变化的TiAl第一涂层；

[0065] (4)向真空室中通入高纯氮气，调节气压至3.5Pa，先后交替打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为125A，控制CrSi合金电弧靶电流为100A，沉积偏压为‑100V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理12min，制备出由TiAlN/CrSiN多层复合层构成的第二涂层；

[0066] (5)调节氮气压力5Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流100A固定不变，Si电弧靶初始电流60A并以1A/min的速率增大，沉积偏压为‑120V，对刀具基体处理30min，制备出含量梯度变化的CrSiN第三涂层；

[0067] (6)关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温40min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却，得到高熵复合刀具涂层。

[0068] 对比例1

[0069] 一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为TiAl层，所述第二涂层由TiAlN/CrSiN交替的多层复合层构成，所述第三涂层为Cr含量由内至外逐渐降低Si含量由内至外逐渐增高的CrSiN层。

[0070] 所述第一涂层的厚度为33um，所述第二涂层的厚度为20um，所述第三涂层的厚度为23um。

[0071] 所述第二涂层中TiAlN/CrSiN交替的次数为8次。

[0072] 所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为29at.％、Al为21at.％、N为12at.％、Cr为18at.％、Si为20at.％。

[0073] 上述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0074] (1)将高速钢刀具基体清洗后烘干；

[0075] (2)将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑850v、氩气压强为0.3Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化；

[0076] (3)关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流55A固定不变，保持Ti电弧靶电流66A固定不变，沉积偏压为‑85V，对刀具基体处理32min，制备出TiAl第一涂层；

[0077] (4)向真空室中通入高纯氮气，调节气压至1.9Pa，先后交替打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为100A，控制CrSi合金电弧靶电流为85A，沉积偏压为‑60V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理15min，制备出由TiAlN/CrSiN多层复合层构成的第二涂层；

[0078] (5)调节氮气压力4Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流90A固定不变，Si电弧靶初始电流50A并以1A/min的速率增大，沉积偏压为‑80V，对刀具基体处理28min，制备出含量梯度变化的CrSiN第三涂层；

[0079] (6)关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温48min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却，得到高熵复合刀具涂层。

[0080] 对比例2

[0081] 一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为Al含量由内至外逐渐降低Ti含量由内之外逐渐增高的TiAl层，所述第二涂层由TiAlCrSiN层构成，所述第三涂层为Cr含量由内至外逐渐降低Si含量由内至外逐渐增高的CrSiN层。

[0082] 所述第一涂层的厚度为33um，所述第二涂层的厚度为20um，所述第三涂层的厚度为23um。

[0083] 所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为29at.％、Al为21at.％、N为12at.％、Cr为18at.％、Si为20at.％。

[0084] 上述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0085] (1)将高速钢刀具基体清洗后烘干；

[0086] (2)将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑850v、氩气压强为0.3Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化；

[0087] (3)关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流55A固定不变，Ti电弧靶初始电流34A并以2A/min的速率增大，沉积偏压为‑85V，对刀具基体处理32min，制备出含量梯度变化的TiAl第一涂层；

[0088] (4)向真空室中通入高纯氮气，调节气压至1.9Pa，同时打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为100A，控制CrSi合金电弧靶电流为85A，沉积偏压为‑60V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理15min，制备出由TiAlCrSiN的第二涂层；

[0089] (5)调节氮气压力4Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流90A固定不变，Si电弧靶初始电流50A并以1A/min的速率增大，沉积偏压为‑80V，对刀具基体处理28min，制备出含量梯度变化的CrSiN第三涂层；

[0090] (6)关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温48min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却，得到高熵复合刀具涂层。

[0091] 对比例3

[0092] 一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为Al含量由内至外逐渐降低Ti含量由内之外逐渐增高的TiAl层，所述第二涂层由TiAlN/CrSiN交替的多层复合层构成，所述第三涂层为CrSiN层。

[0093] 所述第一涂层的厚度为33um，所述第二涂层的厚度为20um，所述第三涂层的厚度为23um。

[0094] 所述第二涂层中TiAlN/CrSiN交替的次数为8次。

[0095] 所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为29at.％、Al为21at.％、N为12at.％、Cr为18at.％、Si为20at.％。

[0096] 上述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0097] (1)将高速钢刀具基体清洗后烘干；

[0098] (2)将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑850v、氩气压强为0.3Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化；

[0099] (3)关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流55A固定不变，Ti电弧靶初始电流34A并以2A/min的速率增大，沉积偏压为‑85V，对刀具基体处理32min，制备出含量梯度变化的TiAl第一涂层；

[0100] (4)向真空室中通入高纯氮气，调节气压至1.9Pa，先后交替打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为100A，控制CrSi合金电弧靶电流为85A，沉积偏压为‑60V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理15min，制备出由TiAlN/CrSiN多层复合层构成的第二涂层；

[0101] (5)调节氮气压力4Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流90A固定不变，保持Si电弧靶电流64A固定不变，沉积偏压为‑80V，对刀具基体处理28min，制备出CrSiN第三涂层；

[0102] (6)关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温48min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却，得到高熵复合刀具涂层。

[0103] 对比例4

[0104] 一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为TiAl层，所述第二涂层由TiAlCrSiN层构成，所述第三涂层为Cr含量由内至外逐渐降低Si含量由内至外逐渐增高的CrSiN层。

[0105] 所述第一涂层的厚度为33um，所述第二涂层的厚度为20um，所述第三涂层的厚度为23um。

[0106] 所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为29at.％、Al为21at.％、N为12at.％、Cr为18at.％、Si为20at.％。

[0107] 上述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0108] (1)将高速钢刀具基体清洗后烘干；

[0109] (2)将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑850v、氩气压强为0.3Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化；

[0110] (3)关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流55A固定不变，保持Ti电弧靶电流66A保持不变，沉积偏压为‑85V，对刀具基体处理32min，制备出TiAl第一涂层；

[0111] (4)向真空室中通入高纯氮气，调节气压至1.9Pa，同时打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为100A，控制CrSi合金电弧靶电流为85A，沉积偏压为‑60V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理15min，制备出由TiAlCrSiN层构成的第二涂层；

[0112] (5)调节氮气压力4Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流90A固定不变，Si电弧靶初始电流50A并以1A/min的速率增大，沉积偏压为‑80V，对刀具基体处理28min，制备出含量梯度变化的CrSiN第三涂层；

[0113] (6)关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温48min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却，得到高熵复合刀具涂层。

[0114] 对比例5

[0115] 一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为TiAl层，所述第二涂层由TiAlN/CrSiN交替的多层复合层构成，所述第三涂层为CrSiN层。

[0116] 所述第一涂层的厚度为33um，所述第二涂层的厚度为20um，所述第三涂层的厚度为23um。

[0117] 所述第二涂层中TiAlN/CrSiN交替的次数为8次。

[0118] 所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为29at.％、Al为21at.％、N为12at.％、Cr为18at.％、Si为20at.％。

[0119] 上述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0120] (1)将高速钢刀具基体清洗后烘干；

[0121] (2)将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑850v、氩气压强为0.3Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化；

[0122] (3)关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流55A固定不变，保持Ti电弧靶电流66A固定不变，沉积偏压为‑85V，对刀具基体处理32min，制备出TiAl第一涂层；

[0123] (4)向真空室中通入高纯氮气，调节气压至1.9Pa，先后交替打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为100A，控制CrSi合金电弧靶电流为85A，沉积偏压为‑60V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理15min，制备出由TiAlN/CrSiN多层复合层构成的第二涂层；

[0124] (5)调节氮气压力4Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流90A固定不变，保持Si电弧靶电流64A固定不变，沉积偏压为‑80V，对刀具基体处理28min，制备出CrSiN第三涂层；

[0125] (6)关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温48min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却，得到高熵复合刀具涂层。

[0126] 对比例6

[0127] 一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为Al含量由内至外逐渐降低Ti含量由内之外逐渐增高的TiAl层，所述第二涂层由TiAlCrSiN层构成，所述第三涂层为CrSiN层。

[0128] 所述第一涂层的厚度为33um，所述第二涂层的厚度为20um，所述第三涂层的厚度为23um。

[0129] 所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为29at.％、Al为21at.％、N为12at.％、Cr为18at.％、Si为20at.％。

[0130] 上述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0131] (1)将高速钢刀具基体清洗后烘干；

[0132] (2)将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑850v、氩气压强为0.3Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化；

[0133] (3)关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流55A固定不变，Ti电弧靶初始电流34A并以2A/min的速率增大，沉积偏压为‑85V，对刀具基体处理32min，制备出含量梯度变化的TiAl第一涂层；

[0134] (4)向真空室中通入高纯氮气，调节气压至1.9Pa，同时打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为100A，控制CrSi合金电弧靶电流为85A，沉积偏压为‑60V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理15min，制备出由TiAlCrSiN层构成的第二涂层；

[0135] (5)调节氮气压力4Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流90A固定不变，保持Si电弧靶电流64A固定不变，沉积偏压为‑80V，对刀具基体处理28min，制备出CrSiN第三涂层；

[0136] (6)关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温48min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却，得到高熵复合刀具涂层。

[0137] 对比例7

[0138] 一种切削不锈钢用高熵复合刀具涂层，所述涂层由内至外依次包括第一涂层、第二涂层和第三涂层，所述第一涂层为TiAl层，所述第二涂层由TiAlCrSiN层构成，所述第三涂层为CrSiN层。

[0139] 所述第一涂层的厚度为33um，所述第二涂层的厚度为20um，所述第三涂层的厚度为23um。

[0140] 所述高熵复合刀具涂层中各元素的原子百分数为：Ti为29at.％、Al为21at.％、N为12at.％、Cr为18at.％、Si为20at.％。

[0141] 上述的切削不锈钢用高熵复合刀具涂层的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：

[0142] (1)将高速钢刀具基体清洗后烘干；

[0143] (2)将烘干后的刀具基体放入真空室，通入高纯氩气，在偏压‑850v、氩气压强为0.3Pa的条件下轰击刀具基体使其表面原子活化；

[0144] (3)关闭氩气气源，同时打开Al电弧靶和Ti电弧靶电源，保持Al电弧靶电流55A固定不变，保持Ti电弧靶电流66A固定不变，沉积偏压为‑85V，对刀具基体处理32min，制备出TiAl第一涂层；

[0145] (4)向真空室中通入高纯氮气，调节气压至1.9Pa，同时打开TiAl合金电弧靶和CrSi合金电弧靶电源，控制TiAl合金电弧靶电流为100A，控制CrSi合金电弧靶电流为85A，沉积偏压为‑60V，对沉积了第一涂层后的刀具基体处理15min，制备出由TiAlCrSiN层构成的第二涂层；

[0146] (5)调节氮气压力4Pa，同时打开Cr电弧靶和Si电弧靶电源，保持Cr电弧靶电流90A固定不变，保持Si电弧靶电流64A固定不变，沉积偏压为‑80V，对刀具基体处理28min，制备出CrSiN第三涂层；

[0147] (6)关闭所有靶材，关闭偏压电源及气体源，保温48min，然后随炉降温至100℃以下，取出刀具，常温冷却，得到高熵复合刀具涂层。

[0148] 性能测试

[0149] 将实施例1‑3和对比例1‑7制备得到的高熵复合刀具涂层参照ASTM G99‑05测试磨损失重，参照GB/T40299‑2021测试自腐蚀电流密度，采用纳米压痕仪测试图层的硬度，为消除基体效应对测试结果的影响，保证针尖压入深度不会超过涂层厚度的1/10，测量15个点取平均值，具体测试结果如下表1所示。

[0150] 表1

[0151]

[0152] 由以上测试结果可知，对比例1在实施例1基础上将第一涂层改为普通TiAl层，其磨损失重增加，硬度有所降低；对比例2在实施例1基础上将第二涂层改为普通TiAlCrSiN层，其磨损失重明显增加，硬度明显降低；对比例3在实施例1基础上将第三层改为普通CrSiN层，其磨损失重有所增加，硬度有所降低，自腐蚀电流密度明显升高；对比例4在实施例1基础上将第一涂层改为普通TiAl层，将第二涂层改为普通TiAlCrSiN层，其磨损失重明显增加，硬度明显降低；对比例5在实施例1基础上将第一涂层改为普通TiAl层，将第三涂层改为普通CrSiN层，其磨损失重明显增加，硬度明显降低，自腐蚀电流密度明显升高；对比例6在实施例1基础上将第二涂层改为普通TiAlCrSiN层，将第三涂层改为普通CrSiN层，其磨损失重明显增加，硬度明显降低，自腐蚀电流密度明显升高；对比例7在实施例1基础上将第一涂层改为普通TiAl层，将第二涂层改为普通TiAlCrSiN层，将第三涂层改为普通CrSiN层，其磨损失重明显增加，硬度明显降低，自腐蚀电流密度明显升高。

[0153] 以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容做出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简介修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。