[發(fā)明專利]用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層及其制備方法和裝置

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201210240424.6
• 申請日: 2012-07-12
• 公開（公告）號: CN102776474A
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王守仁;張海平;田希杰;王英姿;喬陽;宋令惠;王敏
• 申請（專利權(quán)）人: 濟(jì)南大學(xué)
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/34
• 代理公司: 濟(jì)南舜源專利事務(wù)所有限公司 37205
• 代理人: 崔同磊

1.一種用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層，其特征在于：所述用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層包括附著在基底表面上的Ti過渡層和納米復(fù)合涂層，所述納米復(fù)合涂層由TiN、TiAlN、CrTiAlN納米涂層交替排列組成，所述Ti過渡層設(shè)置在里層，納米復(fù)合涂層設(shè)置在表層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層，其特征在于：所述的納米復(fù)合涂層包括4～10層。

3.一種制備用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層的裝置，用來制備權(quán)利要求1或2中所述的用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層，其結(jié)構(gòu)包括抽真空機(jī)構(gòu)、氣體輸入機(jī)構(gòu)、起重機(jī)構(gòu)、冷卻循環(huán)機(jī)構(gòu)、控制機(jī)構(gòu)、反應(yīng)室，其特征在于：所述反應(yīng)室內(nèi)部的四個(gè)側(cè)面上均設(shè)置有靶座，靶座上安裝有工作靶，在反應(yīng)室上蓋的下側(cè)還連接有工件夾持工具，該工件夾持工具包括定位盤，在定位盤的圓周上均勻安裝有至少四個(gè)工件夾緊裝置。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種制備用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層的裝置，其特征在于：所述工作靶上配套的槽殼為尼龍槽殼。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種制備用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層的裝置，其特征在于：所述工件夾緊裝置上開設(shè)有卡槽并通過定位螺栓固定在定位盤上，在工件夾緊裝置用于夾緊工件的卡槽壁上還設(shè)置有壓緊螺栓。

6.一種制備用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層的方法，其特征在于：包括以下步驟：

1）.基底材料準(zhǔn)備：首先準(zhǔn)備一用于沉積納米復(fù)合涂層的基底材料，預(yù)處理后備用；

2）.磁控濺射設(shè)備預(yù)處理：將磁控濺射設(shè)備的反應(yīng)室清潔后裝入Ti靶、Al靶和Cr靶，然后將經(jīng)過預(yù)處理的基底材料固定于磁控濺射設(shè)備反應(yīng)室內(nèi)；

3）.表面濺射清洗：開始對反應(yīng)室抽真空，直至真空度穩(wěn)定在（1±0.1）×10^-3Pa時(shí)通入Ar氣，Ar氣的輸出壓力為0.5～3Mpa，Ar氣的流量為15～25sccm；開啟偏壓電源至-300±100V，將基底材料作為陰極靶，高能離子轟擊基底材料對基底進(jìn)行清洗，清洗時(shí)候不開任何靶材，濺射清洗時(shí)間為5～20?min；?

4）.沉積Ti過渡層：開啟Ti靶電源，Ti靶電源功率維持在200～400W，出現(xiàn)穩(wěn)定的輝光現(xiàn)象時(shí)開始沉積，沉積時(shí)間為20～40min；

5）.沉積TiN涂層：通入N₂?15～25sccm，調(diào)節(jié)Ti靶電源使功率維持在200～400W，待出現(xiàn)穩(wěn)定的輝光現(xiàn)象時(shí)開始沉積，沉積時(shí)間為10～30min；

6）.沉積TiAlN涂層：開啟Al靶電源，調(diào)節(jié)Al靶電源使功率維持在200～400W，待出現(xiàn)穩(wěn)定的輝光現(xiàn)象時(shí)開始沉積，沉積時(shí)間為10～30min；

7）.沉積CrTiAlN涂層：開啟Cr靶電源，調(diào)節(jié)Cr靶電源使功率維持在200～400W，待出現(xiàn)穩(wěn)定的輝光現(xiàn)象時(shí)開始沉積10～30min；

依次重復(fù)步驟5）、步驟6）、步驟7）3～9次，以在基底上沉積由若干層TiN、TiAlN、CrTiAlN組成的納米復(fù)合涂層。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種制備用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層的方法，其特征在于：所述步驟1）中使用的基底材料為硬質(zhì)合金、高速鋼或不銹鋼；該基底材料的預(yù)處理過程為將原材料制備成所需形狀，制備好的基底材料經(jīng)打磨、拋光后，在丙酮或酒精溶液中進(jìn)行超聲波清洗，然后快速取出烘干備用；

根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種制備用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層的方法，其特征在于：上述步驟3）中反應(yīng)室內(nèi)抽真空至（6±1）×10⁰?Pa時(shí)，通冷卻水進(jìn)行冷卻。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種制備用于基底表面處理的納米復(fù)合涂層的方法，其特征在于：所述步驟4）中制備Ti過渡層時(shí)偏壓電源為-75±20V，基底溫度為150℃～250℃，轉(zhuǎn)速為5～20r/min，Ti靶電源功率維持在250～300W；所述步驟5）中沉積TiN涂層時(shí)偏壓電源為-75±20V，基底溫度為250℃～350℃，轉(zhuǎn)速為5～20r/min，Ti靶電源功率維持在200～300W；所述步驟6）中沉積TiAlN涂層時(shí)偏壓電源為-75±20V，基底溫度為250℃～350℃，轉(zhuǎn)速為5～20r/min，Al靶電源功率維持在200～300W；所述步驟7）中沉積CrTiAlN涂層時(shí)偏壓電源為-75±20V，基底溫度為250℃～350℃，轉(zhuǎn)速為5～20r/min，Cr靶電源功率維持在200～300W。