[發(fā)明專利]異形鋼筘表面高硬、低摩擦Cr/CrCN梯度涂層工藝

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200910059964.2
• 申請日: 2009-07-13
• 公開（公告）號: CN101608299A
• 公開（公告）日: 2009-12-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 劉波;汪淵;楊吉軍
• 申請（專利權(quán)）人: 四川大學(xué)
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;C23C14/02
• 代理公司: 成都科海專利事務(wù)有限責(zé)任公司
• 代理人: 劉雙蘭

1.一種異形鋼筘表面高硬、低摩擦系數(shù)Cr/CrCN梯度涂層工藝，其特征在于包括以下工藝步驟：

(1)鍍前處理

將異形鋼筘經(jīng)研磨拋光后放至除油劑中，用超聲波攪拌清洗30-40分鐘，去除鋼筘表面油污后經(jīng)去離子水漂洗20分鐘，隨后酸洗出光，再用去離子水將酸液漂洗干凈，取出后于真空干燥器中干燥，真空度＜10^-2Pa，溫度100℃；

(2)偏壓反濺清洗

將上述處理后的鋼筘置于弧離子增強(qiáng)反應(yīng)磁控濺射儀的真空爐腔內(nèi)，用偏壓反濺清洗10分鐘，其反濺偏壓工作電壓為-500V，工作氣氛為Ar，工作真空度為0.3Pa；

(3)沉積硬質(zhì)納米晶Cr過渡層

采用弧離子增強(qiáng)反應(yīng)磁控濺射儀，將上述處理后的鋼筘表面預(yù)先沉積厚度為2-2.5μm的硬質(zhì)納米晶Cr過渡層；所用靶材為2個(gè)磁控Cr靶，1個(gè)柱弧Cr靶，反應(yīng)室基底真空度5×10^-3Pa，工作氣氛Ar，工作真空度0.3-0.4Pa；沉積偏壓-50至-200V，磁控Cr靶濺射功率2.5-3.5KW；柱弧Cr靶弧電流60-70A，沉積溫度200℃，沉積時(shí)間10分鐘；

(4)沉積CrCN梯度硬質(zhì)耐磨涂層

采用弧離子增強(qiáng)反應(yīng)磁控濺射儀，在上述沉積硬質(zhì)納米晶Cr過渡層鋼筘表面再沉積CrCN涂層，所用靶材為2個(gè)磁控Cr靶，2個(gè)磁控C靶，1個(gè)柱弧Cr靶，在不間斷真空鍍膜狀態(tài)下，通過磁控Cr靶濺射功率由3.6kW逐漸調(diào)小至1KW和柱弧Cr靶弧電流由50A逐漸調(diào)小至10A，以調(diào)控磁控Cr靶在CrCN涂層中含量由里朝外逐步遞減變化；還通過磁控C靶濺射功率由0KW逐漸增大至5KW，以實(shí)現(xiàn)磁控C靶在CrCN涂層中含量由里朝外逐步遞增變化；其真空室中反應(yīng)氣體N₂流量先開啟后逐漸增加至60sccm，最后再逐漸降低至0sccm，反應(yīng)室基底真空為5×10^-3Pa，工作氣氛為Ar和N₂，沉積氣壓為0.35-0.45Pa，沉積溫度200℃，沉積時(shí)間2小時(shí)；沉積偏壓在-50--200V之間可調(diào)，此時(shí)即完成在鋼筘基體表面沉積高硬、高韌、低摩擦系數(shù)的Cr/CrCN耐磨梯度涂層；

(5)去應(yīng)力、矯正變形處理

所述鋼筘基體表面經(jīng)Cr/CrCN梯度涂層沉積完成后，在不間斷真空條件下，溫度為200-300℃保溫30分鐘，隨爐自然冷卻后取出即可。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度涂層工藝，其特征在于所述除油劑的成份為碳酸鈉200-250g/L、檸檬酸鈉40-50g/L、活性劑2-4g/L、磷酸鈉50-60g/L的混合除油劑。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度涂層工藝，其特征在于所述沉積硬質(zhì)納米晶Cr過渡層所用靶材為磁控Cr靶和柱弧Cr靶，其純度均為99.99％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度涂層工藝，其特征在于所述沉積CrCN梯度硬質(zhì)涂層所用靶材為磁控Cr靶，磁控C靶和柱弧Cr靶，其純度均為99.99％。

5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的梯度涂層工藝，其特征在于所述沉積CrCN梯度涂層鍍膜過程中沉積氣壓維持在0.35Pa。

6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的梯度涂層工藝，其特征在于所述沉積CrCN梯度涂層鍍膜過程中沉積溫度維持在200℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求1或2或4所述的梯度涂層工藝，其特征在于所述沉積CrCN梯度涂層鍍膜過程中沉積偏壓進(jìn)一步選定為-100V。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的梯度涂層工藝，其特征在于所述磁控Cr靶的起始濺射功率為3.6KW，然后每十分鐘減少0.5KW，直到減少為1KW。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度涂層工藝，其特征在于所述磁控C靶的起始濺射功率為0KW時(shí)，前一個(gè)小時(shí)每十分鐘升高0.5KW，后一個(gè)小時(shí)調(diào)為5KW恒定功率濺射。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的梯度涂層工藝，其特征在于所述N₂流量在鍍膜前1小時(shí)中由0sccm增加至60sccm，隨后在10分鐘內(nèi)降低至0sccm。