CN107034438A

CN107034438A - 高速钢丝锥表面涂层制备方法

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Publication number: CN107034438A
Application number: CN201710304392.4A
Authority: CN
Inventors: 赵海波; 刘亚; 鲜广; 梁红樱; 但秦
Original assignee: Chengdu Tianke Precision Manufacturing Co Ltd; Chengdu Rui Rui Technology Coating Technology Co Ltd; Sichuan University
Current assignee: Chengdu Tianke Precision Manufacturing Co Ltd; Chengdu Rui Rui Technology Coating Technology Co Ltd; Sichuan University
Priority date: 2017-05-03
Filing date: 2017-05-03
Publication date: 2017-08-11
Anticipated expiration: 2037-05-03
Also published as: CN107034438B

Abstract

本发明公开了一种高速钢丝锥表面涂层制备方法，属于纳米涂层技术领域，该方法在镀膜时，采用了阴极电弧法与磁控溅射法相结合的方式；在N₂气氛下，用阴极电弧法蒸发Ti元素，同时用磁控溅射法溅射C元素，在高速钢丝锥表面镀制得到TiN/C层。本发明方法相比于现有常规方法，维持了低的生产成本，避免污染环境，并且能够提高高速钢丝锥的综合性能。

Description

高速钢丝锥表面涂层制备方法

技术领域

本发明属于纳米涂层技术领域，具体涉及一种高速钢丝锥表面涂层制备方法。

背景技术

攻丝是常见的螺纹加工方式之一，在攻丝过程中，丝锥是埋在工件中连续切削，常因切削负荷大、切削速度低、排屑不畅问题而导致丝锥出现快速磨损、崩刃和折断等早期失效。此外，随着螺纹加工的进行，丝锥与工件材料的接触面积越来越大，切屑排出比较困难。因此，丝锥在使用过程中常因排屑不当、扭矩过大等问题导致丝锥折断、崩齿和快速磨损而早期失效。对丝锥进行表面涂层或改性处理可以显著提高丝锥的切削性能和使用寿命。

为了提高丝锥的切削性能，可对丝锥进行适当的表面改性处理，如渗氮处理和水蒸气处理。

气相沉积表面改性涂层技术的应用越来越广，正逐渐占据丝锥表面改性的主导地位。涂层具有表面硬度高、耐磨性好、热传导率低等优点，能够显著提高刀具的切削速度、生产效率以及使用寿命，在切削过程中涂层刀具还能起到降低摩擦系数、减小切削力的作用，而且被加工零件的表面质量被提高。

丝锥表面应用的涂层并不多，常见的有如下几种：

①TiN涂层。

TiN涂层是最早研究和大面积推广应用的硬质涂层材料，也是目前在丝锥上应用的涂层材料之一，美国超晶集团采用TiN涂层作为丝锥等棒式刀具的涂层材料，瑞士Balzers也使用TiN涂层的丝锥加工铸铁材料。TiN涂层的晶体结构为B1-NaCl结构。由于点阵排列中存在高浓度空位，以及间隙相可以溶解组元元素和相互溶解，TiN涂层中Ti元素含量与N元素含量并非一定满足化学计量比1:1的关系，它的成分含量可以在一定范围内变化，稳定的成分范围为TiN0.37～TiN1.2。TiN涂层具有高的硬度、良好的耐磨性和耐高温氧化性，是低速切削加工刀具的理想涂层材料，它可以减轻切削刃与被加工材的粘附，增大进刀量，增加刀具的使用寿命和提高加工效率。

采用气相沉积法制备的TiN涂层一般呈柱状结构，微观结构随沉积工艺参数的变化而发生改变。宋贵宏等人报道提高基体负偏压之后，TiN涂层的柱状晶结构逐渐变得模糊，并且涂层择优取向由(111)向(200)转变。Patsalas等人在研究TiN涂层时提出，在高基体偏压、高基体温度条件下，TiN涂层(200)晶面较强，涂层的机械性能也较好。TiN涂层的结构和性能还与涂层厚度相关，厚度越大，晶粒尺寸越大，在厚度为2μm左右时出现亚晶粒，涂层中织构由(200)转向(111)晶面，应力状态由压应力转变成拉应力，涂层的硬度和断裂韧性也随厚度增加而降低。

②TiAlN涂层。

TiAlN涂层是继TiN涂层之后综合性能进一步提升的刀具涂层材料。TiAlN涂层是在TiN涂层中添加Al元素形成的多元涂层，Al原子可置换TiN晶格中的Ti原子而形成(Ti，Al)N相。由于Al原子的原子半径(0.143nm)比Ti原子半径(0.146nm)小，故晶体结构将产生收缩，晶格常数减小。TiAlN涂层的晶体结构与Al含量的多少有关，研究表明，当Ti1-xAlxN涂层中Al含量x<0.6时，TiAlN涂层具有面心立方结构的单一相，晶格常数随Al原子的增加而减小；当Al含量超过临界点即x>0.67时，TiAlN涂层中将会形成铅锌矿结构的AlN相。

TiAlN涂层的显微硬度高于TiN涂层，这是由于Al原子部分替代Ti原子产生固溶强化效应。随着Al含量的增多，固溶强化效应越明显，硬度也越高。Min Zhou等人研究表明，在Al含量为at.60％左右时，TiAlN涂层的硬度达到最大；继续增加Al含量，硬度反而下降，这是由AlN相本身硬度较低所致。TiAlN涂层的高温抗氧化性较TiN涂层明显提高，在适当的Ti/Al原子含量比下，TiAlN涂层的抗氧化化温度可提高到900℃，原因是在高温条件下Al与氧结合形成了致密的Al₂O₃薄层，阻挡氧原子的继续进入和金属原子的向外扩散，防止涂层进一步被氧化。TiAlN涂层的高温抗氧化能力同样受Al元素含量影响，对具有面心立方相的TiAlN涂层，其抗氧化性能随Al含量的增加而提高。而涂层中一旦出现AlN相，涂层的抗氧化性能将明显下降，原因是由AlN形成的Al₂O₃层易脱落而使涂层丧失保护作用。TiAlN涂层与高速钢基体的结合强度比TiN涂层差，S.K.Wu等人采用压痕法对比了TiAlN涂层与TiN涂层跟高速钢基体的结合强度，在150kg载荷下，TiAlN涂层压痕周围出现了大块剥落，而TiN涂层压痕周围仅产生了裂纹，未出现脱落。

③TiCN涂层。

TiCN涂层是在TiN涂层基础上添加C元素发展起来的三元复合涂层，TiCN涂层的摩擦系数很低，并具有较高的硬度，耐磨性好。在TiCN涂层中，C原子替代TiN晶格中部分N原子而形成置换固溶体，形成一个以C原子为中心的弹性应变场，当位错运动到C原子附近时将受到较大的阻力，从而使涂层得到强化。TiCN涂层的硬度高于TiN涂层，而且随着C含量的增加，TiCN固溶体的固溶度增加，涂层的硬度不断升高。Karlsson等人的研究同时指出，随C含量增加，TiCN涂层中的内应力增大，涂层的硬度与应力呈线性关系。但是，TiCN涂层中的C含量不宜过高，当涂层中形成较多的碳的无定形相时，涂层的硬度又会降低。TiCN涂层具有高的耐磨性除了与其本身的硬度有关外，还与C元素的润滑作用有关，在摩擦过程中，TiCN涂层的C原子扩散到涂层表面形成转移膜，在摩擦副表面起固体润滑剂的作用，降低接触面之间的摩擦力，在常温下TiCN涂层的摩擦系数为0.2左右，随温度增高，TiCN涂层的摩擦系数也相应增大。Polcar等人研究表明，在温度低于300℃条件下，TiCN涂层的磨损以塑性变形为主；当温度上升到300℃～500℃之间时，TiCN涂层在摩擦磨损过程中出现破裂、剥落和氧化。

TiCN涂层的抗氧化性比TiN涂层低，有文献指出当温度高于400℃时TiCN涂层就会发生氧化。因此，TiCN涂层不适宜于用作在高温或高速条件下切削的刀具表面涂层。钻孔是切削加工中切削速度相对较低的一种切削方式，TiCN涂层可作为高速钢钻头表面的耐磨涂层。在M35高速钢钻头上分别沉积TiN、TiAlN和TiCN涂层，通过切削1Cr18Ni9Ti奥氏体不锈钢试验发现，TiCN涂层钻头耐磨性最好、使用寿命最长。攻丝的速率与钻削加工速率接近，在普通钻床上丝锥的切削速度为10m/min左右，而且在有冷却液作用的情况下，丝锥的工作温度一般都在400℃以内。

物理气相沉积技术适用于高速钢丝锥的涂层，其原理在真空条件下利用热蒸发、弧光或辉光放电、离子轰击等物理方法将待镀材料汽化成分子、原子或电离，使之与反应气体如氮气作用，在基体表面沉积一层具有特殊性能的涂层。物理气相沉积过程可分为三个阶段：待镀材料的汽化，即成膜材料的蒸发、升华、被溅射；气化或溅射出的原子、分子或离子向基体表面的运动，包括运动过程中与其它粒子的碰撞、结合等；原子或分子被基体表面吸附、迁移、形核和堆积生长。物理气相沉积技术又可分为以下三类：

①真空蒸发镀技术。

真空镀膜技术是PVD刀具涂层中最早出现的技术，在真空条件下，利用电阻加热、高频感应加热或高能离子束加热沉积材料，使之转变为汽态，然后沉积在刀具表面。蒸发镀膜过程中工作压强比较低，一般小于等于10^-2Pa，原子或分子在向基体接近的过程中与其它粒子的碰撞较少，因此这些原子或分子的能量比较大，形成的涂层与基体结合牢固，沉积速率也较快，镀膜效率高。

②离子镀技术。

离子镀膜技术是在刀具基体与蒸发源之间施加一电场，在适当的压强下使刀具与蒸发源之间产生冷致弧光放电，利用电弧辐射的热量加热靶材并将其熔化、蒸发，在弧光区，靶材原子与电子和气体离子发生碰撞，产生离化，在电场的作用下加速飞向刀具基体，并发生碰撞，最终附着在刀具表面形成涂层。若在镀膜过程中通入N₂、O₂等则会发生反应，形成相应的化学物涂层。阴极电弧离子镀的优点是沉积原子或分子的能量大，离化率高，沉积速率大，涂层组织好，涂层与基体的结合强度高。工业上常用的离子镀技术主要是空心阴极离子镀和阴极电弧离子镀(AIP)，由于阴极电弧离子镀制备的涂层组织致密，质量好，而且效率高，因而是目前使用的最广泛的物理涂层技术。

③反应磁控溅射技术。

反应磁控溅射技术是利用电子或离子对靶材表面进行轰击，使靶材原子从表面逸出，逸出的原子在向基体靠近的过程中与其它原子或气体分子或电子发生碰撞，能量降低，也有部分原子发生离化，形成正离子，最终沉积到基体表面与活性气体分子或原子发生化学反应，形成化合物。一般通入的活性气体为氮气，因此可在基体表面形成氮化物涂层。总压强、气体成分和流量、基体偏压、基体温度是溅射镀膜的主要参数，它们与沉积原子或离子的能量密切相关，从而影响到沉积速率和涂层组织。

反应磁控溅射技术与离子镀技术相比，沉积效率较低，原子的离化率也比较低，制备的涂层组织中存在的应力也较大，因此涂层与基体的结合强度往往不如离子镀制备的涂层。但反应磁控溅射技术在镀膜过程中，不存在“熔滴”现象，获得的涂层表面平整，表面光洁度好，涂层内部组织致密。为了提高离化率，常在溅射装置内增设辅助源，提供原子或电子发生碰撞的几率，离化后的离子更容易获得能量，对成膜有利。反应磁控溅射技术近几年发展迅速，它是物理气相沉积技术中广泛使用的一种涂层或薄膜制备方法，具有很好的发展前景。

国内外有采用反应磁控溅射技术镀制TiCN涂层，但主要是通过Ti靶与反应气体N₂、CH₄或C₂H₂作用获得涂层，而CH₄和C₂H₂气体会对环境产生严重污染，违背了清洁、绿色制造技术的发展主题。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种高速钢丝锥表面涂层制备方法，该方法避免污染环境，并且能够提高高速钢丝锥的综合性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：高速钢丝锥表面涂层制备方法，在镀膜时，采用了阴极电弧(AIP)法与磁控溅射(MS)法相结合的方式；在N₂气氛下，用阴极电弧法蒸发Ti元素，同时用磁控溅射法溅射C元素，在高速钢丝锥表面镀制TiN/C层。

其中，TiN/C层是在传统阴极电弧(AIP)法镀制TiN膜过程中，同时用磁控溅射(MS)法添加微量的C元素得到的涂层，其C成分质量含量控制在5％以内；传统方法镀制的TiCN涂层中的C含量通常高于30％。

其中，阴极电弧(AIP)法，即背景技术所介绍的阴极电弧离子镀技术。磁控溅射(MS)法即是背景技术介绍的反应磁控溅射技术。

其中，本发明在镀制TiN/C层时，只是在N₂气氛下，不通入Ar气。

其中，上述方法包括如下步骤：

a、镀膜前准备工序；

b、镀膜；

(1)镀制Ti层；

(2)镀制TiN层；

(3)镀制TiN/C层。

进一步的，上述方法步骤(3)镀制TiN/C层时，开启4个CAE源，控制氮气流量750～1000Sccm、偏压80V、弧靶电流80～100A；同时开启2个MS源，控制溅射电流1～3A。

其中，CAE源即为阴极电弧蒸发源(CAE，cathodic arc evaporation)。MS源即为磁控溅射源(magnetron sputtering)。

进一步的，上述方法步骤(2)镀制TiN层包括三个步骤，第一步骤开启4个CAE源，控制氮气流量480～680Sccm、偏压150V、弧靶电流100～120A；第二步骤开启4个CAE源，控制氮气流量750～1000Sccm、偏压调至100～120V、弧靶电流100A；第三步骤开启4个CAE源，控制氮气流量750～1000Sccm、偏压80V、弧靶电流80～100A。

进一步的，上述方法步骤(1)镀制Ti层时，开启4个CAE源，控制氮气流量80～140Sccm、偏压800V、弧靶电流70～100A。

进一步的，上述方法步骤a镀膜前准备工序包括如下步骤：

(1)高速钢丝锥前处理及设备检查；

(2)抽真空及预加热；

(3)电子束加热；

(4)气体等离子刻蚀。

进一步的，上述方法步骤(4)气体等离子刻蚀时，控制灯丝电流170～230A、弧电流100～120A、磁场电流6～8A、真空室压强2×10^-1Pa、Ar气流量50～65Sccm；启开偏压电源，逐渐加电压至直流200V、脉冲300～500V。

进一步的，上述方法气体等离子刻蚀时间50～70min。

其中，上述方法步骤b镀膜后将高速钢丝锥冷却60～120min。

本发明的有益效果是：

本发明以阴极电弧法镀制TiN涂层为主的涂层技术路线，保持了TiN与高速钢类基体结合性好的特点；以磁控溅射法溅射C元素为辅的方案，通过C的植入，降低常规TiN膜表面的摩擦系数，改变丝锥切削过程的摩擦力。

本发明通过阴极电弧(AIP)与磁控溅射(MS)的调控，可以有效控制TiN/C膜的物相结构，尤其在TiN(200)面的取向，从而改变TiN/C膜的耐磨性。本发明避免了含C气体的送入，避免了污染，生产过程更加稳定及安全；同时也维持了低的生产成本。

附图说明

图1是用本发明方法在高速钢丝锥表面制备的涂层(b)与AIP法得到的高速钢丝锥表面TiN涂层(a)的1600倍表面形貌对比图；

从图1可知，常规的TiN涂层表面存在明显的堆积现象，而本发明方法制得的涂层，表面为复合型TiN/C涂层，几乎观察不到此类堆积的存在。从薄膜沉积、生长角度分析，造成这种现象的主要原因在于，过快的沉积速率，抑制了粒子的有效迁移，促使薄膜沿某一特定晶面的快速生长。在后续的成膜过程中，则易导致柱状晶体的断裂与膜脱落。

图2是用本发明方法在高速钢丝锥表面制备的涂层(b)与AIP法得到的高速钢丝锥表面TiN涂层(a)的7000倍断口形貌对比图；图(c)为AIP法得到的TiCN断口形貌。

从图2可知，常规的TiN涂层、TiCN涂层皆为典型的柱状晶体结构，随着沉积过程的延续，柱状尺寸逐步增大，并存在断裂分层现象；而本发明方法制得的涂层，表面为复合型TiN/C涂层，呈短细柱状，致密，随着沉积过程的延续，结晶体尺寸未呈现明显变化，一致性较好，也未发现断裂分层现象。

图3是用本发明方法在高速钢丝锥表面制备的涂层(b)与AIP法得到的高速钢丝锥表面TiN涂层(a)的400倍压痕形貌对比图；图(c)为AIP法得到的TiCN压痕形貌。

从图3可知，常规的TiN压痕显示出更为明显的裂纹，薄膜脆性更大；TiN/C的压痕并未有本质的变化，原因在于C的植入，硬度增高，而韧性未能得到改善。TiCN则表现出大面积的脱落。

图4是用本发明方法在高速钢丝锥表面制备的涂层(b)与AIP法得到的高速钢丝锥表面TiN涂层(a)的1600倍努氏硬度压痕形貌对比图；

从图4可知，常规的TiN表面硬度值约为2500HK，复合型TiN/C其表面硬度值3023HK，提升幅度约为20％，与AlTiN的硬度相近。

图5是用本发明方法在高速钢丝锥表面制备的涂层(b)与AIP法得到的高速钢丝锥表面TiN涂层(a)和TiCN(c)的XRD衍射对比图谱。

从图5可知，常规的TiN在(111)面呈现强烈的择优取向；图5(b)XRD图谱表明，TiN/C呈现出(111)、(200)、(220)三重取向晶体微观结构，衍射强度分别为I(200)115、I(111)104、I(220)63，最强峰已转变为(200)面，薄膜已不存在所谓的择优取向织构现象，与TiNpdf-870630趋于一致。与TiCN类似。

图6是用本发明方法在高速钢丝锥表面制备的涂层(b)与AIP法得到的高速钢丝锥表面TiN涂层(a)和TiCN涂层的摩擦系数对比图。

从图6可知，TiN摩擦系数在0.6上下波动，TiN/C摩擦系数在0.3上下波动，与TiCN相当。

具体实施方式

下面通过具体实施方式及实施例对本发明做进一步的说明。

本发明方法具体可以采用以下方式实施:

高速钢丝锥表面涂层制备方法，在镀膜时，采用了阴极电弧法与磁控溅射法相结合的方式；在N₂气氛下，用阴极电弧法蒸发Ti源，同时用磁控溅射法溅射C元素，在高速钢丝锥表面镀制TiN/C层；具体包括如下步骤：

(1)高速钢丝锥前处理及设备检查；

(2)抽真空及预加热；

(3)电子束加热；真空室压强调至2.5×10^-1Pa，Ar气流量90～120Sccm；开灯丝电源，缓慢升电流至170～230A；开磁场电流调至12～20A；开弧电源，引起电弧，电流逐渐加至于180A；加热时间40～70min。

(4)气体等离子刻蚀；控制灯丝电流170～230A、弧电流100～120A、磁场电流6～8A、真空室压强2×10^-1Pa、Ar气流量50～65Sccm；启开偏压电源，逐渐加电压至直流200V、脉冲300～500V；刻蚀时间50～70min；

(5)镀膜；

①镀制Ti层；开启4个CAE源，控制氮气流量80～140Sccm、偏压800V、弧靶电流70～100A、周期180～600sec；

②镀制TiN层；包括三个步骤，第一步骤开启4个CAE源，控制氮气流量480～680Sccm、偏压150V、弧靶电流100～120A、周期180～600sec；第二步骤开启4个CAE源，控制氮气流量1000Sccm、偏压调至100～120V、弧靶电流100A、周期600～900sec；第三步骤开启4个CAE源，控制氮气流量750～1000Sccm、偏压80V、弧靶电流80～100A、周期12000sec；

③镀制TiN/C层；开启4个CAE源，控制氮气流量750～1000Sccm、偏压80V、弧靶电流80～100A、周期12000sec；同时开启2个MS源，控制溅射电流1～3A、周期11820sec；

(6)镀膜后将高速钢丝锥冷却60～120min。

本领域技术人眼可以理解的是，高速钢丝锥前处理主要是进行清洗和干燥工作。设备检查工序主要检查是否需要更换电弧、靶材，更换视窗玻璃，清洁炉体，选择夹具装入工件等。

抽真空及预加热工序，可以将真空室真空度抽至小于1×10^-1Pa时，送人40～60Sccm的Ar气，并开启辅助加热，工件转动，对高速钢丝锥进行预加热。

电子束加热原理在于，使工件成为导体，电子束流通过工件形成自发热过程。其特点在于内部加热方式，更有利于工件内部残余气体的析出，从而提高涂层质量。

气体等离子刻蚀，利用气体等离子体对待镀工件表面进行轰击，实现待镀工件表面的气体离子刻蚀清洗。气体离子刻蚀清洗过程对工件表面的损伤程度较低，同时实现工件表面的彻底清洁和活化。

镀膜时参数的控制，是使涂层从内到外依次由软到硬，结合Ti层、到TiN层、再到TiN/C层的转变，使高速钢丝锥表面涂层各方面性能得到大幅提升。

下面通过实施例对本发明具体实施方式作进一步的说明，但并不因此将本发明的保护范围限制在实施例之中。

实施例本发明方法制备高速钢丝锥表面涂层

(1)前处理：

镀膜前，高速钢丝锥(无需特殊抛光处理)经常规弱碱性清洗剂和无水酒精超声波清洗后干燥，置于镀膜室内；

(2)设备检查：

①真空室充气，打开炉门；

②根据需要更换电弧、溅射靶材料，更换视窗玻璃；

③用高压气枪清洁炉体各个部位，压强0.6MPa；

④选择适当的夹具，装入工件(刀具)，确认夹具运动可靠无误；

⑤确认电子枪、电弧源、溅射源、辅助阳极、工件夹具的绝缘状况，其阻值应大于100KΩ；

⑥关闭蒸镀室、关闭放气阀。

(3)抽真空及预加热

①启动冷水机组；

②维持泵、前级泵、打开预抽阀；

③启动复合真空计，打开热偶规1，测试前级管道真空，真空小于5Pa

④启动分子泵；

⑤当分子泵进入正常工作状态，并真空室真空度满足小于5Pa后，关闭预抽阀、开启前级阀、高真空阀；

⑥当真空值小于1×10^-1Pa时，送人40～60Sccm的Ar气，并开启辅助加热(5KW)；

⑦开启工件转动，调频20Hz；

⑧40min后准备进入复合加热阶段。

(4)电子束加热

①真空室压强调至2.5×10^-1Pa，Ar气流量90～120Sccm；

②开灯丝电源，缓慢升电流至170～230A；

③开磁场电流调至12～20A；

④开弧电源，开关转至加热挡；

⑤引起电弧，电流逐渐加至于180A；

⑥复合加热时段40～70min。

(5)气体等离子刻蚀

①灯丝电流维持在170～230A；

②弧电流减至100～120A；

③磁场电流减至6～8A；

④真空室压强调至2×10^-1Pa，Ar气流量50～65Sccm；

⑤启开偏压电源，逐渐加电压至直流0～200V、脉冲300～500V；

⑥离子刻蚀时段约为50～70min。

(6)镀层

①Ti层：氮气流量80～140Sccm，偏压调至800V，开启4个CAE源，弧靶电流70～100A，周期180～600sec；

②TiN层：氮气流量480～680Sccm，偏压调至150V，开启4个CAE源，弧靶电流100～120A，周期180～600sec；

③TiN层：氮气流量750～1000Sccm，偏压调至100～120V，开启4个CAE源，弧靶电流100A，周期600～900sec；

④TiN层：氮气流量750～1000Sccm，偏压调至80V，开启4个CAE源，弧靶电流80～100A，周期12000sec；

⑤开启2个MS源，溅射电流1～3A,周期11820sec；

⑥关闭电弧、溅射靶源、偏压电源；

⑦关闭加热源、N₂源、关闭分子泵启动电源；送氮气80～120Sccm；

⑧送氩气至30Pa；

(7)冷却：工艺时间60～120min。

采用上述方法制备的高速钢丝锥表面涂层相关检测数据及对比情况请见说明书附图及附图说明。另外，将本发明方法得到的高速钢丝锥与常规方法得到的高速钢丝锥做切削试验，试验结果如表1所示：

表1切削试验对比

由M10涂层高速钢丝锥试验表明，TiN/C使用效果明显优于传统的TiN、TiCN、AlTiN涂层。

Claims

1.高速钢丝锥表面涂层制备方法，其特征在于：镀膜时，采用了阴极电弧法与磁控溅射法相结合的方式；在N₂气氛下，用阴极电弧法蒸发Ti元素，同时用磁控溅射法溅射C元素，在高速钢丝锥表面镀制TiN/C层。

2.根据权利要求1所述的高速钢丝锥表面涂层制备方法，其特征在于包括如下步骤：

a、镀膜前准备工序；

b、镀膜；

(1)镀制Ti层；

(2)镀制TiN层；

(3)镀制TiN/C层。

3.根据权利要求2所述的高速钢丝锥表面涂层制备方法，其特征在于：步骤(3)镀制TiN/C层时，开启4个CAE源，控制氮气流量1000Sccm、偏压80V、弧靶电流80～100A；同时开启2个MS源，控制溅射电流1～3A。

4.根据权利要求2所述的高速钢丝锥表面涂层制备方法，其特征在于：步骤(2)镀制TiN层包括三个步骤，第一步骤开启4个CAE源，控制氮气流量480～680Sccm、偏压150V、弧靶电流100～120A；第二步骤开启4个CAE源，控制氮气流量1000Sccm、偏压调至100～120V、弧靶电流100A；第三步骤开启4个CAE源，控制氮气流量1000Sccm、偏压80V、弧靶电流80～100A。

5.根据权利要求2所述的高速钢丝锥表面涂层制备方法，其特征在于：步骤(1)镀制Ti层时，开启4个CAE源，控制氮气流量80～140Sccm、偏压800V、弧靶电流70～100A。

6.根据权利要求2所述的高速钢丝锥表面涂层制备方法，其特征在于步骤a镀膜前准备工序包括如下步骤：

(1)高速钢丝锥前处理及设备检查；

(2)抽真空及预加热；

(3)电子束加热；

(4)气体等离子刻蚀。

7.根据权利要求6所述的高速钢丝锥表面涂层制备方法，其特征在于步骤(4)气体等离子刻蚀时，控制灯丝电流170～230A、弧电流100～120A、磁场电流6～8A、真空室压强2×10^- ¹Pa、Ar气流量50～65Sccm；启开偏压电源，逐渐加电压至直流200V、脉冲300～500V。

8.根据权利要求7所述的高速钢丝锥表面涂层制备方法，其特征在于：气体等离子刻蚀时间50～70min。

9.根据权利要求2所述的高速钢丝锥表面涂层制备方法，其特征在于：步骤b镀膜后将高速钢丝锥冷却60～120min。