[發(fā)明專利]高速鋼金屬表面鍍制類金剛石薄膜的方法

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200710043510.7
• 申請日: 2007-07-05
• 公開（公告）號: CN101082118A
• 公開（公告）日: 2007-12-05
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 馬占吉;任妮;武生虎;肖更竭;趙棟才
• 申請（專利權(quán)）人: 中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/54
• 代理公司: 上海藍迪專利事務(wù)所
• 代理人: 徐筱梅

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬材料的表面處理，具體地說是一種在高速鋼金屬表面鍍制類金剛石薄膜的方法。

背景技術(shù)

類金剛石(DLC)薄膜由于具有高硬度、低摩擦系數(shù)以及化學(xué)惰性等性能特點，是提高相對接觸運動零件耐磨壽命而進行表面處理的主要材料之一。但類金剛石(DLC)薄膜本身具有較高的內(nèi)應(yīng)力，與金屬材料的匹配性差，尤其是高速鋼，因此很難在這些金屬基底材料上鍍制附著力高且厚度達1μm以上的類金剛石(DLC)薄膜。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對現(xiàn)有技術(shù)的不足而提供的一種在高速鋼金屬表面鍍制類金剛石薄膜的方法，它提高了類金剛石(DLC)薄膜與高速鋼的金屬材料匹配性，適當(dāng)降低了沉積的類金剛石(DLC)薄膜的內(nèi)應(yīng)力，從而克服了高速鋼的金屬基底材料上類金剛石(DLC)薄膜附著力差和沉積的DLC薄膜厚度小的缺點。

實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)方案是：一種高速鋼金屬表面鍍制類金剛石薄膜的方法，特點包括下列步驟：

1、將金屬工件固定在電弧離子鍍膜設(shè)備真空室內(nèi)的工件轉(zhuǎn)盤上并抽真空；

2、將氬氣通入真空室，并保持真空度的穩(wěn)定，然后開啟離子源將金屬工件表面活化；

3、關(guān)閉氬氣，將金屬工件和真空室之間加載負偏壓，并開啟鈦電弧源使金屬工件表面沉積鈦過渡層；

4、開啟石墨電弧源，設(shè)定石墨電弧源的初始放電頻率，并控制石墨電弧源每放電一定脈沖數(shù)適當(dāng)提高放電頻率使金屬工件表面沉積碳化鈦過渡層；

5、關(guān)閉鈦電弧源，控制石墨電弧源的放電脈沖數(shù)使金屬工件表面沉積類金剛石薄膜。

所述真空室的真空度優(yōu)于5×10^-3Pa。

所述氬氣通入真空室時，其真空度穩(wěn)定在3.2×10^-2Pa～4.9×10^-2Pa。

所述金屬工件和真空室之間加載負偏壓為-800V～-1500V。

所述石墨電弧源的初始放電頻率設(shè)定為16Hz。

所述石墨電弧源的放電脈沖數(shù)控制為250000～300000個。

所述離子源的工作電壓為2.0kV～3.0kV，工作時間為10min～30min

所述鈦電弧源的工作電流為55A～90A，工作時間為2min～10min

所述石墨電弧源每放電一定脈沖數(shù)適當(dāng)提高放電頻率是每放電1000～3000個脈沖，放電頻率提高8Hz，放電頻率升高到32Hz后完成碳化鈦過渡層的沉積。

本發(fā)明提高了在高速鋼金屬基底上類金剛石(DLC)薄膜的附著力和厚度，延長了高速鋼金屬基底表面類金剛石(DLC)薄膜的耐磨損壽命，工藝簡單、尤其適用于W18Cr4V、GCr15和TC4等高速鋼的金屬基底精密活動零件表面耐磨損處理的規(guī)模生產(chǎn)。

具體實施方式

實施例1

1、將已加工好材質(zhì)為TC4的金屬另件固定在電弧離子鍍膜設(shè)備真空室內(nèi)的工件轉(zhuǎn)盤上并抽真空，其真空度優(yōu)于5×10^-3Pa。

2、通入氬氣，保持真空度穩(wěn)定在3.2×10^-2Pa，打開離子源活化金屬基底表面，離子源的工作電壓為2.0kV，工作時間為30min。

3、關(guān)閉氬氣，將金屬另件和真空室之間加載負偏壓為-800V，并打開鈦電弧源使金屬另件表面沉積鈦過渡層，鈦電弧源的工作電流為90A，工作時間為2min。

4、開啟石墨電弧源，使石墨電弧源的初始放電頻率為16Hz，并按石墨電弧源每放電1000～3000個脈沖放電頻率提高8Hz調(diào)節(jié)石墨電弧源的放電頻率使金屬另件表面沉積碳化鈦過渡層，放電頻率升高到32Hz后關(guān)閉鈦電弧源，結(jié)束碳化鈦過渡層的沉積。

5、控制石墨電弧源的放電脈沖數(shù)為300000個，使金屬另件表面沉積類金剛石(DLC)薄膜。

實施例2

1、將已加工好材質(zhì)為W18Cr4V的金屬另件固定在電弧離子鍍膜設(shè)備真空室內(nèi)的工件轉(zhuǎn)盤上并抽真空，其真空度優(yōu)于5×10^-3Pa。

2、通入氬氣，保持真空度穩(wěn)定在4.9×10^-2Pa，打開離子源活化金屬基底表面，離子源的工作電壓為3.0kV，工作時間為10min；

3、關(guān)閉氬氣，將金屬工另件和真空室之間加載負偏壓為-1500V，并打開鈦電弧源使金屬另件表面沉積鈦過渡層，鈦電弧源的工作電流為55A，工作時間為10min；