CN117265478A - 一种复合涂层刀具及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机械加工刀具技术领域，具体涉及一种复合涂层刀具及其制备方法，采用电弧离子镀工艺制备得到的复合涂层刀具包括硬质合金刀具基体和基体上的复合涂层，Al1‑xCrxN涂层作为过渡层，具有较好的抗氧化性，Al1‑yNbyN涂层为中间层，其面心立方结构可提高膜与膜的结合强度；且过渡层、中间层、功能层的硬度逐渐增加，有利于缓和涂层的内应力，减少应力集中，改善基体与Nb1‑a‑bSiaYbN功能层两者物理性能的差异；由于a‑Si3N4与Y元素对细化晶粒协同作用，以及a‑Si3N4和Y2O3联合抗氧作用，因此复合涂层刀具不仅具有优异的高温稳定性、结合强度和耐磨损性，还拥有较好的抗氧化性；并且该复合涂层刀具制备工艺简单，易于操作，可适合工业化的生产。
Description
技术领域
本发明属于机械加工刀具技术领域，具体为一种复合涂层刀具及其制备方法。
背景技术
拥有高性能、对复杂工况的适应性以及环保作为刀具切削技术的新制造理念，已被视为现代制造的主流技术。这都要求刀具具有越来越高的加工精度和加工效率，为了满足这些严格的要求，提高刀具涂层的硬度、耐磨损性、抗氧化性和耐腐蚀性等切削性能是必要条件。现有技术中已经存在一些对刀具涂层进行改进的研究，但是有些涂层存在较大内应力，容易导致涂层剥落；有些涂层抗氧化性不佳；由此，目前需要有一种方案来解决现有技术中存在的技术问题。
发明内容
为解决现有技术存在的问题，本发明的主要目的是提出一种复合涂层刀具及其制备方法。
为解决上述技术问题，根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种复合涂层刀具，包括硬质合金刀具基体和基体上的复合涂层；
所述复合涂层自基体向外依次包括M粘结层、沉积于M粘结层表面的MN过渡层、沉积于MN过渡层表面的Al1-xCrxN过渡层、沉积于Al1-xCrxN过渡层表面的Al1-yNbyN中间层、沉积于Al1-yNbyN中间层表面的Nb1-a-bSiaYbN功能层；
其中，0.3≤x≤0.6；0.4≤y≤0.6；0＜a≤0.15，0＜b≤0.1。
作为本发明所述的一种复合涂层刀具的优选方案，其中：所述M粘结层的厚度为0.1~0.2μm；所述M粘结层为Cr粘结层、Ti粘结层、Nb粘结层、Zr粘结层、Ta粘结层中的任意一种。
作为本发明所述的一种复合涂层刀具的优选方案，其中：所述MN过渡层的厚度为0.1~0.2μm；所述MN过渡层为CrN过渡层、TiN过渡层、NbN过渡层、ZrN过渡层、TaN过渡层中的任意一种。
作为本发明所述的一种复合涂层刀具的优选方案，其中：所述Al1-xCrxN过渡层的厚度为0.2~0.5μm，硬度为26~30GPa。
作为本发明所述的一种复合涂层刀具的优选方案，其中：所述Al1-yNbyN中间层的厚度为0.5~1.5μm，硬度为28~32GPa。
作为本发明所述的一种复合涂层刀具的优选方案，其中：所述Nb1-a-bSiaYbN功能层的厚度为1.5~3μm，硬度为34~45GPa。
为解决上述技术问题，根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种复合涂层刀具的制备方法，所述复合涂层采用电弧离子镀工艺制备，包括如下步骤：
S1、在基体上沉积M粘结层；
S2、在M粘结层表面沉积MN过渡层；
S3、在MN过渡层表面沉积Al1-xCrxN过渡层；沉积工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-80~-150V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10-1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为16~40min；
S4、在Al1-xCrxN过渡层表面沉积Al1-yNbyN中间层；沉积工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-60~-120V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10-1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为40~120min；
S5、在Al1-yNbyN中间层表面沉积Nb1-a-bSiaYbN功能层；沉积工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-40~-100V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10-1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为120~240min；
S6、温度降至室温后室温取出样品，得到复合涂层刀具。
作为本发明所述的一种复合涂层刀具的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1之前还包括：
S0.前处理；
以硬质合金刀具为基体，将基体经过喷砂与清洗并烘干后放入转架上，对基体表面进行辉光放电清洗。
作为本发明所述的一种复合涂层刀具的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S1中，在基体上沉积M粘结层的具体工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-120~-200V、弧电流为100~140A、气压为0.8×10-2~2.0×10-2mbar、Ar流量为1000~2000sccm、时间为8~16min。
作为本发明所述的一种复合涂层刀具的制备方法的优选方案，其中：所述步骤S2中，在M粘结层表面沉积MN过渡层的具体工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-80~-150V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10-1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为8~16min。
本发明的有益效果如下：
本发明提供一种复合涂层刀具及其制备方法，采用电弧离子镀工艺制备得到的复合涂层刀具包括硬质合金刀具基体和基体上的复合涂层，Al1-xCrxN涂层作为过渡层，具有较好的抗氧化性，Al1-yNbyN涂层为中间层，其面心立方结构可提高膜与膜的结合强度；且过渡层、中间层、功能层的硬度逐渐增加，有利于缓和涂层的内应力，减少应力集中，改善基体与Nb1-a-bSiaYbN功能层两者物理性能的差异；由于a-Si3N4与Y元素对细化晶粒协同作用，以及a-Si3N4和Y2O3联合抗氧作用，因此复合涂层刀具不仅具有优异的高温稳定性、结合强度和耐磨损性，还拥有较好的抗氧化性；并且该复合涂层刀具制备工艺简单，易于操作，可适合工业化的生产。
具体实施方式
下面将结合实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
根据本发明的一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种复合涂层刀具，包括硬质合金刀具基体和基体上的复合涂层；
所述复合涂层自基体向外依次包括M粘结层、沉积于M粘结层表面的MN过渡层、沉积于MN过渡层表面的Al1-xCrxN过渡层、沉积于Al1-xCrxN过渡层表面的Al1-yNbyN中间层、沉积于Al1-yNbyN中间层表面的Nb1-a-bSiaYbN功能层；
其中，0.3≤x≤0.6；0.4≤y≤0.6；0＜a≤0.15，0＜b≤0.1。
优选的，所述M粘结层的厚度为0.1~0.2μm；所述M粘结层为Cr粘结层、Ti粘结层、Nb粘结层、Zr粘结层、Ta粘结层中的任意一种。
优选的，所述MN过渡层的厚度为0.1~0.2μm；所述MN过渡层为CrN过渡层、TiN过渡层、NbN过渡层、ZrN过渡层、TaN过渡层中的任意一种。
优选的，所述Al1-xCrxN过渡层的厚度为0.2~0.5μm，硬度为26~30GPa；具体的，x可以为例如但不限于0.3、0.4、0.5、0.6中的任意一者或任意两者之间的范围；
优选的，所述Al1-yNbyN中间层的厚度为0.5~1.5μm，硬度为28~32GPa；具体的，y可以为例如但不限于0.4、0.5、0.6中的任意一者或任意两者之间的范围；
优选的，所述Nb1-a-bSiaYbN功能层的厚度为1.5~3μm，硬度为34~45GPa；具体的，a可以为例如但不限于0、0.01、0.05、0.10、0.15中的任意一者或任意两者之间的范围；b可以为例如但不限于0、0.01、0.02、0.05、0.08、0.1中的任意一者或任意两者之间的范围；
根据本发明的另一个方面，本发明提供了如下技术方案：
一种复合涂层刀具的制备方法，所述复合涂层采用电弧离子镀工艺制备，包括如下步骤：
S1、开启M靶，在基体上沉积M粘结层；
S2、在M粘结层表面沉积MN过渡层；
S3、关闭M靶，开启Al1-xCrx靶，在MN过渡层表面沉积Al1-xCrxN过渡层；沉积工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-80~-150V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10-1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为16~40min；
S4、关闭Al1-xCrx靶，开启Al1-yNby靶，在Al1-xCrxN过渡层表面沉积Al1-yNbyN中间层；沉积工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-60~-120V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10-1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为40~120min；
S5、关闭Al1-yNby靶，开启Nb1-a-bSiaYb靶，在Al1-yNbyN中间层表面沉积Nb1-a-bSiaYbN功能层；沉积工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-40~-100V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10-1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为120~240min；
S6、温度降至室温后室温取出样品，得到复合涂层刀具。
优选的，所述步骤S1之前还包括：
S0.前处理；
以硬质合金刀具为基体，将基体经过喷砂与清洗并烘干后放入转架上，对基体表面进行辉光放电清洗。
优选的，所述步骤S1中，在基体上沉积M粘结层的具体工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-120~-200V、弧电流为100~140A、气压为0.8×10-2~2.0×10-2mbar、Ar流量为1000~2000sccm、时间为8~16min。
优选的，所述步骤S2中，在M粘结层表面沉积MN过渡层的具体工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-80~-150V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10-1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为8~16min。
以下结合具体实施例对本发明技术方案进行进一步说明。
实施例1
一种复合涂层刀具的制备方法，所述复合涂层采用电弧离子镀工艺制备，包括如下步骤：
S0.前处理；以硬质合金刀具为基体，将基体经过喷砂与清洗并烘干后放入转架上，对基体表面进行辉光放电清洗；
S1、开启Cr靶，在基体上沉积Cr粘结层，厚度为0.1μm；具体工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-150V、弧电流为120A、气压为0.9×10-2mbar、Ar流量为1200sccm、时间为8min；
S2、在Cr粘结层表面沉积CrN过渡层，厚度为0.1μm；具体工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-120V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为8min；
S3、关闭Cr靶，开启Al0.7Cr0.3靶，在CrN过渡层表面沉积Al0.7Cr0.3N过渡层，厚度为0.4μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-100V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为32min；
S4、关闭Al0.7Cr0.3靶，开启Al0.6Nb0.4靶，在Al0.7Cr0.3N过渡层表面沉积Al0.6Nb0.4N中间层，厚度为1.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-80V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为80min；
S5、关闭Al0.6Nb0.4靶，开启Nb0.88Si0.1Y0.02靶，在Al0.6Nb0.4N中间层表面沉积Nb0.88Si0.1Y0.02N功能层，厚度为2.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-60V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为160min；
S6、温度降至室温后取出样品，得到复合涂层刀具。
实施例2
一种复合涂层刀具的制备方法，所述复合涂层采用电弧离子镀工艺制备，包括如下步骤：
S0.前处理；以硬质合金刀具为基体，将基体经过喷砂与清洗并烘干后放入转架上，对基体表面进行辉光放电清洗；
S1、开启Cr靶，在基体上沉积Cr粘结层，厚度为0.1μm；具体工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-150V、弧电流为120A、气压为0.9×10-2mbar、Ar流量为1200sccm、时间为8min；
S2、在Cr粘结层表面沉积CrN过渡层，厚度为0.1μm；具体工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-120V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为8min；
S3、关闭Cr靶，开启Al0.7Cr0.3靶，在CrN过渡层表面沉积Al0.7Cr0.3N过渡层，厚度为0.4μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-100V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、Ar流量为300sccm、时间为32min；
S4、关闭Al0.7Cr0.3靶，开启Al0.6Nb0.4靶，在Al0.7Cr0.3N过渡层表面沉积Al0.6Nb0.4N中间层，厚度为1.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-80V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为80min；
S5、关闭Al0.6Nb0.4靶，开启Nb0.86Si0.1Y0.04靶，在Al0.6Nb0.4N中间层表面沉积Nb0.86Si0.1Y0.04N功能层，厚度为2.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-60V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为160min；
S6、温度降至室温后取出样品，得到复合涂层刀具。
实施例3
一种复合涂层刀具的制备方法，所述复合涂层采用电弧离子镀工艺制备，包括如下步骤：
S0.前处理；以硬质合金刀具为基体，将基体经过喷砂与清洗并烘干后放入转架上，对基体表面进行辉光放电清洗；
S1、开启Cr靶，在基体上沉积Cr粘结层，厚度为0.2μm；具体工艺参数为：
温度为500℃、偏压为-160V、弧电流为130A、气压为0.8×10-2mbar、Ar流量为1200sccm、时间为16min；
S2、在Cr粘结层表面沉积CrN过渡层，厚度为0.2μm；具体工艺参数为：
温度为550℃、偏压为-180V、弧电流为140A、气压为8.5×10-2mbar、N2流量为2000sccm、时间为16min；
S3、关闭Cr靶，开启Al0.7Cr0.3靶，在CrN过渡层表面沉积Al0.7Cr0.3N过渡层，厚度为0.4μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-100V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为32min；
S4、关闭Al0.7Cr0.3靶，开启Al0.6Nb0.4靶，在Al0.7Cr0.3N过渡层表面沉积Al0.6Nb0.4N中间层，厚度为1.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-80V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为80min；
S5、关闭Al0.6Nb0.4靶，开启Nb0.84Si0.1Y0.06靶，在Al0.6Nb0.4N中间层表面沉积Nb0.84Si0.1Y0.06N功能层，厚度为2.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-60V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为160min；
S6、温度降至室温后取出样品，得到复合涂层刀具。
实施例4
一种复合涂层刀具的制备方法，所述复合涂层采用电弧离子镀工艺制备，包括如下步骤：
S0.前处理；以硬质合金刀具为基体，将基体经过喷砂与清洗并烘干后放入转架上，对基体表面进行辉光放电清洗；
S1、开启Cr靶，在基体上沉积Cr粘结层，厚度为0.1μm；具体工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-150V、弧电流为120A、气压为0.9×10-2mbar、Ar流量为1200sccm、时间为8min；
S2、在Cr粘结层表面沉积CrN过渡层，厚度为0.1μm；具体工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-120V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为8min；
S3、关闭Cr靶，开启Al0.7Cr0.3靶，在CrN过渡层表面沉积Al0.7Cr0.3N过渡层，厚度为0.4μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-100V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbarN2流量为1500sccm、时间为32min；
S4、关闭Al0.7Cr0.3靶，开启Al0.4Nb0.6靶，在Al0.7Cr0.3N过渡层表面沉积Al0.4Nb0.6N中间层，厚度为1.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-80V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为80min；
S5、关闭Al0.4Nb0.6靶，开启Nb0.86Si0.1Y0.04靶，在Al0.6Nb0.4N中间层表面沉积Nb0.86Si0.1Y0.04N功能层，厚度为2.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-60V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为160min；
S6、温度降至室温后取出样品，得到复合涂层刀具。
实施例5
一种复合涂层刀具的制备方法，所述复合涂层采用电弧离子镀工艺制备，包括如下步骤：
S0.前处理；以硬质合金刀具为基体，将基体经过喷砂与清洗并烘干后放入转架上，对基体表面进行辉光放电清洗；
S1、开启Cr靶，在基体上沉积Cr粘结层，厚度为0.1μm；具体工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-150V、弧电流为120A、气压为0.9×10-2mbar、Ar流量为1200sccm、时间为8min；
S2、在Cr粘结层表面沉积CrN过渡层，厚度为0.1μm；具体工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-120V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为8min；
S3、关闭Cr靶，开启Al0.7Cr0.3靶，在CrN过渡层表面沉积Al0.7Cr0.3N过渡层，厚度为0.4μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-100V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为32min；
S4、关闭Al0.7Cr0.3靶，开启Al0.4Nb0.6靶，在Al0.7Cr0.3N过渡层表面沉积Al0.4Nb0.6N中间层，厚度为1.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-80V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为80min；
S5、关闭Al0.4Nb0.6靶，开启Nb0.86Si0.1Y0.04靶，在Al0.6Nb0.4N中间层表面沉积Nb0.86Si0.1Y0.04N功能层，厚度为3.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-60V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为240min；
S6、温度降至室温后取出样品，得到复合涂层刀具。
对比例1
与实施例1的不同之处在于，
S5、关闭Al0.6Nb0.4靶，开启Nb0.9Si0.1靶，在Al0.6Nb0.4N中间层表面沉积Nb0.9Si0.1N功能层，厚度为2.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-60V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为160min。
对比例2
与实施例1的不同之处在于，
不进行步骤S4；
S5、关闭Al0.7Cr0.3靶，开启Nb0.88Si0.1Y0.02靶，在Al0.6Nb0.4N中间层表面沉积Nb0.88Si0.1Y0.02N功能层，厚度为2.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-60V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为160min。
对比例3
与实施例1的不同之处在于，
不进行步骤S4-S5；
S3、关闭Cr靶，开启Nb0.8Si0.2靶，沉积Nb0.8Si0.2N功能层，厚度为2.0μm；沉积工艺参数为：
温度为450℃、偏压为-60V、弧电流为120A、气压为6.2×10-2mbar、N2流量为1500sccm、时间为160min。
对各实施例和对比例制备的复合涂层刀具进行性能测试，结果如表1所示。
表1
由表1可以看出，本申请实施例制备得到复合涂层刀具在硬度、结合强度以及高温抗氧化性上均高于对比例1，说明在NbSiN涂层中添加一定量的Y不仅对增强涂层的硬度和提升涂层的抗氧化性，而且对涂层的结合强度和摩擦系数都所改善；另外Nb1-a-bSiaYbN中设置过渡层和中间层，从而进一步提高了膜基结合强度。
以下对通过本发明实施例和对比例制备的复合涂层刀具的切削性能进行试验，其中，
试验条件一如下：
加工方式：连续干式车削
材料：316L
刀具类型：CNMG120408-MC3
切削条件：切削速度120m/min，进给0.3mm/z，切深1.5mm
切削不同时间后刀具后刀面的磨损量VB(单位mm)测量结果见表2，刀具后刀面磨损量采用带刻度标尺的OLYMPUS SZ61光学超景深显微镜测量。
表2
由表2可以看出（表2中“--”代表刀具已失效），在刀具基体相同、切削条件相同的情况下，本发明的复合涂层刀具的切削性能都优于对比例。
试验条件二如下：
加工方式：连续干式车削
材料：TC18
刀片类型：CNMG120408-MC3
切削条件：切削速度40m/min，进给0.2mm/z，切深1.0mm
切削不同时间后刀片后刀面的磨损量VB(单位mm)测量结果见表3，刀片后刀面磨损量采用带刻度标尺的OLYMPUS SZ61光学超景深显微镜测量。
表3
由表3可以看出（表3中“--”代表刀具已失效），在刀具基体相同、切削条件相同的情况下，本发明的复合涂层刀具的切削性能都优于对比例。
本发明采用电弧离子镀工艺制备得到的复合涂层刀具包括硬质合金刀具基体和基体上的复合涂层，Al1-xCrxN涂层作为过渡层，具有较好的抗氧化性，Al1-yNbyN涂层为中间层，其面心立方结构可提高膜与膜的结合强度；且过渡层、中间层、功能层的硬度逐渐增加，有利于缓和涂层的内应力，减少应力集中，改善基体与Nb1-a-bSiaYbN功能层两者物理性能的差异；由于a-Si3N4与Y元素对细化晶粒协同作用，以及a-Si3N4和Y2O3联合抗氧作用，因此复合涂层刀具不仅具有优异的结合强度和耐磨损性，还拥有较好的抗氧化性；并且该复合涂层刀具制备工艺简单，易于操作，可适合工业化的生产。
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种复合涂层刀具，其特征在于，包括硬质合金刀具基体和基体上的复合涂层；
所述复合涂层自基体向外依次包括M粘结层、沉积于M粘结层表面的MN过渡层、沉积于MN过渡层表面的Al1-xCrxN过渡层、沉积于Al1-xCrxN过渡层表面的Al1-yNbyN中间层、沉积于Al1-yNbyN中间层表面的Nb1-a-bSiaYbN功能层；
其中，0.3≤x≤0.6；0.4≤y≤0.6；0＜a≤0.15，0＜b≤0.1。
2.根据权利要求1所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述M粘结层的厚度为0.1~0.2μm；所述M粘结层为Cr粘结层、Ti粘结层、Nb粘结层、Zr粘结层、Ta粘结层中的任意一种。
3.根据权利要求1所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述MN过渡层的厚度为0.1~0.2μm；所述MN过渡层为CrN过渡层、TiN过渡层、NbN过渡层、ZrN过渡层、TaN过渡层中的任意一种。
4.根据权利要求1所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述Al1-xCrxN过渡层的厚度为0.2~0.5μm，硬度为26~30GPa。
5.根据权利要求1所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述Al1-yNbyN中间层的厚度为0.5~1.5μm，硬度为28~32GPa。
6.根据权利要求1所述的复合涂层刀具，其特征在于，所述Nb1-a-bSiaYbN功能层的厚度为1.5~3μm，硬度为34~45GPa。
7.一种权利要求1-6任一项所述的复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，所述复合涂层采用电弧离子镀工艺制备，包括如下步骤：
S1、在基体上沉积M粘结层；
S2、在M粘结层表面沉积MN过渡层；
S3、在MN过渡层表面沉积Al1-xCrxN过渡层；沉积工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-80~-150V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10- 1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为16~40min；
S4、在Al1-xCrxN过渡层表面沉积Al1-yNbyN中间层；沉积工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-60~-120V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10- 1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为40~120min；
S5、在Al1-yNbyN中间层表面沉积Nb1-a-bSiaYbN功能层；沉积工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-40~-100V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10- 1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为120~240min；
S6、温度降至室温后室温取出样品，得到复合涂层刀具。
8.根据权利要求7所述的复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，所述步骤S1之前还包括：
S0.前处理；
以硬质合金刀具为基体，将基体经过喷砂与清洗并烘干后放入转架上，对基体表面进行辉光放电清洗。
9.根据权利要求7所述的复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，在基体上沉积M粘结层的具体工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-120~-200V、弧电流为100~140A、气压为0.8×10-2~2.0×10- 2mbar、Ar流量为1000~2000sccm、时间为8~16min。
10.根据权利要求7所述的复合涂层刀具的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，在M粘结层表面沉积MN过渡层的具体工艺参数为：
温度为400~550℃、偏压为-80~-150V、弧电流为100~140A、气压为5.0×10-2~1.0×10- 1mbar、N2流量为1000~2500sccm、时间为8~16min。
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