[發明專利]鉻鈦鋁鋯氮化物多組元硬質反應梯度膜的制備方法

無效

• 申請號: 200910012129.3
• 申請日: 2009-06-19
• 公開（公告）號: CN101591765A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 張鈞;崔貫英;呂會敏;葛敬魯;李麗;董世柱
• 申請（專利權）人: 沈陽大學
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/06;C23C14/54;C23C14/02
• 代理公司: 沈陽東大專利代理有限公司
• 代理人: 戚 羽

1.一種鉻鈦鋁鋯氮化物多組元硬質反應梯度膜的制備方法，其特征是：所述制備方法包括：

(1)、沉積技術的確定及靶材成分的設計：確定多弧離子鍍作為鉻鈦鋁鋯氮化物多組元硬質反應梯度膜的制備技術、采用Ti-Al-Zr合金靶和純鉻靶作為陰極靶材，Ti-Al-Zr合金靶的合金成分為：鋁質量百分比為10～20％、鋯質量百分比為10～30％，并且二者的質量百分比之和在30％～40％之間，其余為鈦，鈦的質量百分比為60～70％；

(2)、Ti-Al-Zr合金靶的制備：所說的合金靶的制備，是指采用純度為99.99％的高純海綿鈦、純度為99.99％的高純鋁、以及純度為99.99％的高純鈦鋯中間合金，進行三次真空熔煉，得到合金錠，然后按照多弧離子鍍設備所要求的靶材尺寸加工成陰極靶；

(3)、工件的選擇與前處理：選擇商用高速鋼作為工件材料，在放入鍍膜室進行鍍膜前，使用金屬洗滌劑對工件進行常規去油、去污處理并進行表面拋光處理，最后用乙醇進行超聲波清洗，電吹風吹干以備用；

(4)、電弧源數量的確定：選用兩個不同方位且成90度配置的純鉻靶弧源和Ti-Al-Zr合金靶弧源同時起弧沉積，避免使用直接相對的兩個弧源；

(5)、預轟擊工藝的確定：指為獲得多弧離子鍍技術制備鉻鈦鋁鋯氮化物多組元硬質反應梯度膜而在沉積之前進行的離子轟擊工藝，當鍍膜室背底真空達到10^-3帕、溫度達到220～240℃時充入氬氣，使鍍膜室真空度達到1.8×10^-1～2.2×10^-1帕，開啟上述的兩個弧源，保持弧電流在55～60安培，進行離子轟擊10分鐘，轟擊偏壓從350伏逐漸增加到400伏；

(6)、沉積工藝的確定：指為獲得多弧離子鍍技術制備鉻鈦鋁鋯氮化物多組元硬質反應梯度膜而采用的沉積工藝，鍍膜過程分為四個階段，第一步，將氬氣壓強保持在2.0×10^-1帕，Ti-Al-Zr合金靶和純鉻靶的弧電流均置于55～60安培，工件偏壓為100～200伏，沉積時間5分鐘；第二步，通入氮氣，使其分壓強達到0.5×10^-1帕，同時調整氬氣流量，使混合氣體總壓強保持在2.0×10^-1帕，Ti-Al-Zr合金靶和純鉻靶的弧電流均置于55～60安培，工件偏壓為100～200伏，沉積時間10分鐘；第三步，增大氮氣流量，使其分壓強達到1.5×10^-1帕，同時調整氬氣流量，使混合氣體總壓強保持在2.0×10^-1帕，Ti-Al-Zr合金靶和純鉻靶的弧電流均置于55～60安培，工件偏壓為100～200伏，沉積時間15分鐘；第四步，降低氬氣流量至零，繼續增加氮氣流量，使其壓強達到2.5×10^-1帕，Ti-Al-Zr合金靶和純鉻靶的弧電流均置于55～60安培，工件偏壓為100～200伏，沉積時間25分鐘；

(7)、真空加熱處理：包括工件加熱和膜層烘烤，加熱方式采用電熱體烘烤加熱，在工件加熱時，升溫速度為3～5℃/分鐘，1小時后可以達到240～280℃；膜層烘烤是指沉積過程結束后對所沉積的鉻鈦鋁鋯氮化物多組元硬質反應梯度膜進行后加熱烘烤，宜于采用小電流30～50安培進行微加熱5～10分鐘；

(8)、工件旋轉：在工件加熱、離子轟擊、膜層沉積、膜層加熱的整個過程中一直保持工件旋轉，轉速為4～6轉/分鐘。