[發(fā)明專利]多弧離子鍍納米多元素復合膜的低溫沉積工藝

有效

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• 申請日: 2012-06-11
• 公開（公告）號: CN102677003A
• 公開（公告）日: 2012-09-19
• 發(fā)明（設計）人: 李林
• 申請（專利權）人: 李林
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/14
• 代理公司: 西安新思維專利商標事務所有限公司 61114
• 代理人: 黃秦芳

技術領域

????本發(fā)明涉及一種真空鍍膜表面處理工藝，具體涉及一種多弧離子鍍納米多元素復合膜的低溫沉積工藝。

背景技術

多弧離子鍍膜技術已經(jīng)應用于金屬表面處理的各個領域，其性能優(yōu)點也通過實踐被證明，但一般離子鍍時的溫度較高，膜層較粗糙，功能性鍍膜的溫度一般都在350℃以上，這樣的溫度不適應于低回火溫度的鋼材，如高碳鋼，軸承鋼的回火溫度在195℃左右，350℃以上的工作溫度使淬火后的金屬基體回火變軟，失去了使用價值，表面較粗糙的膜層對摩擦性能帶來了不利因素。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種利用多弧離子鍍膜設備對低回火溫度的鋼材進行表面處理鍍功能性膜層、而不改變其已經(jīng)淬火的材料性能的多弧離子鍍納米多元素復合膜的低溫沉積工藝。

本發(fā)明所采用的技術方案是：

多弧離子鍍納米多元素復合膜的低溫沉積工藝，其特征在于：

由以下步驟實現(xiàn)：

步驟一：將工件除油清洗后烘干入爐，加熱烘烤50min，加熱溫度160℃；

步驟二：工件室抽真空至3×10^-3?pa；

步驟三：采用離子轟擊鍍混合層，通入氬氣0.1-0.2pa；

用鈦靶轟擊5min，靶電流60-65A；

用鉻靶轟擊2min，靶電流60-65A；

用鋁靶轟擊3min，靶電流60-65A；

三種金屬的偏壓均為1000V，占空比均為50%；

步驟四：鈦、鉻、鋁三種金屬靶全部打開，鍍底層合金層，三種靶電流均在50A-60A，偏壓均為400V-500V，占空比均為60%-80%，時間均為20min；通入氬氣0.1pa，氮氣0.3pa，工件轉速為4轉/min；

步驟五：保持鈦、鉻、鋁三種金屬靶全開，鍍上層合金層，三種金屬靶電流均為60A-80A，偏壓均為150V-350V，占空比均為25%-35%，時間均為30min；通入氬氣0.1pa，氮氣0.2pa，可燃烴類氣體0.3pa，工件轉速6轉/min；

步驟六：降低溫度至100℃以下，取出工件。

步驟五中，可燃烴類氣體選自甲烷、乙炔、丙烷。

所述的多弧離子鍍納米多元素復合膜的低溫沉積工藝，其特征在于：

由以下步驟實現(xiàn)：

步驟一：將工件除油清洗后烘干入爐，加熱烘烤60min，加熱溫度140-150℃；

步驟二：工件室抽真空至6.6×10^-3?pa；

步驟三：采用離子轟擊鍍混合層，通入氬氣0.2pa；

用鈦靶轟擊5min，靶電流60A；

用鉻靶轟擊5min，靶電流70A；

兩種金屬的偏壓均為1000V，占空比均為50-60%；

步驟四：鈦、鉻、鋁三種金屬靶全部打開，鍍底層合金層，鈦靶靶電流65A，鉻靶靶電流70A，鋁靶靶電流50A，偏壓均為150V—200V，占空比均為60%-70%，時間均為25min；通入氬氣0.1pa，氮氣0.3pa，工件轉速為4轉/min；

步驟五：保持鈦、鉻、鋁三種金屬靶全開，鍍上層合金層，鈦靶靶電流60A，鉻靶靶電流65A，鋁靶靶電流45-50A，偏壓均為200V-350V，占空比均為25%-35%，時間均為30min；通入氬氣0.1pa，氮氣0.2pa，可燃烴類氣體0.3pa，工件轉速6轉/min；

步驟六：降低溫度至100℃以下，取出工件。

步驟五中，可燃烴類氣體選自甲烷、乙炔、丙烷。

????本發(fā)明具有以下優(yōu)點：

本發(fā)明可以使低回火溫度的材料在不改變淬火性質(zhì)的情況下，獲得納米級的膜層，而納米膜層的實現(xiàn)可以改變金屬材料的摩擦性，降低摩擦系數(shù)，減少金屬摩擦時的失重和升溫，提高工件的使用壽命，該膜層硬度高、晶粒細密、質(zhì)量好，可廣泛使用于各種金屬材料表面。

具體實施方式

下面結合具體實施方式對本發(fā)明進行詳細的說明。

本發(fā)明利用多弧離子鍍設備，使幾種金屬元素同時蒸發(fā)，在此過程中加入氮氣、氬氣、可燃烴類氣體使其化學反應，同時轉動工件，調(diào)整速度，使工件在經(jīng)過每種金屬靶材時停留的時間內(nèi)所沉積的膜層達到納米尺度，這樣幾種金屬膜層不斷相互重疊，就得到了納米復合膜層，同時采用高電壓，低占空比的轟擊法，控制溫度升高就可實現(xiàn)低溫鍍膜。具體工藝流程為：工件除油清洗——進爐加熱——工作室抽真空——轟擊鍍混合層——鍍合金底層——鍍合金上層——停機降溫——取出工件。

具體包括以下兩種技術方案：