[發明專利]一種具有氮化鈦陶瓷膜層的刀具及其制備方法

有效

• 申請號: 201310300501.7
• 申請日: 2013-07-12
• 公開（公告）號: CN104278235B
• 公開（公告）日: 2017-04-26
• 發明（設計）人: 蘇永要;王錦標;涂銘旌;張進;石東平;蔣義;鄧濤;刁敏
• 申請（專利權）人: 重慶文理學院;重慶大足龍水五金刀具(集團)有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/24;C23C14/35
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1.一種具有氮化鈦陶瓷膜層的刀具，其特征在于，所述氮化鈦陶瓷膜層為多層復合陶瓷膜層，所述多層復合陶瓷膜層包括至少兩層氮化鈦層和至少兩層純鈦層，所述氮化鈦層至少由兩種不同的鍍膜方法形成，所述的鍍膜方法包括磁控濺射源鍍膜、蒸發源鍍膜。

2.如權利要求1所述的刀具，其特征在于，遠離刀具基底表面的最外層為磁控濺射源制備的氮化鈦層。

3.如權利要求2所述的刀具，其特征在于，靠近刀具基底表面的最內層為蒸發源制備的純鈦層。

4.如權利要求3所述的刀具，其特征在于，所述的氮化鈦層包括由蒸發鍍膜方法制備的至少一層膜層，該膜層與至少一層純鈦層復合，位于最內層和最外層之間。

5.一種制造具有氮化鈦陶瓷膜層的刀具的方法，其特征在于包括以下步驟：

(1)預處理過程：對已精磨成型的刀具進行噴砂，然后依次在無水乙醇、軟化水中超聲波清洗，烘干后放入鍍膜設備的真空室中；

(2)洗氣過程：將鍍膜設備的真空室氣壓抽至5.0×10^-3Pa后，將氮氣、氬氣通入真空室，進行洗氣；所述氮氣的流量為20～60sccm，所述氬氣的流量為20～60sccm；

(3)加熱過程：關閉氮氣，只通入氬氣，流量為60～120sccm，然后開啟燈絲并調節燈絲電流在120～190A之間，調節聚焦磁控電流為16～20A，使氣體離化；將控制旋鈕轉到加熱檔進行加熱60～90min；

(4)刻蝕清洗過程：加熱完成后，將控制旋鈕轉到刻蝕檔，調節真空室內氬氣壓強到2.0×10^-1Pa，保持燈絲電流不變，調節聚焦磁場電流為6～8A；在樣品臺施加脈沖偏壓500V，持續10-40min；然后在樣品臺疊加200V直流偏壓，刻蝕10-40min；然后關閉脈沖偏壓，保留200V直流偏壓，持續10-40min；

(5)制備過渡層過程：將控制旋鈕轉到鍍膜檔，調節真空室內氬氣壓強到1.0×10^-1Pa，調節控制電子流磁場電流為28A，使鍍膜設備中金屬鈦熔化并蒸發；刀具加上100-150V的直流偏壓，使處于蒸發態的鈦，在偏壓的作用下沉積在刀具表面，形成10-100nm厚的純鈦層；

(6)表面氮化鈦陶瓷膜層制備過程：將氮氣通入真空室，先調節Ar/N₂的流量比為2∶1，然后在8min內將Ar/N₂的流量比調節到1∶2～1∶4；控制真空室混合氣體壓強為1.5×10^-1Pa～2.5×10^-1Pa，工件臺偏壓保持100-150V，鍍膜時間為20～60min；在鍍膜中，按照鍍膜要求，每隔1-10分鐘關閉氮氣1次，進行純鈦膜制備，從而形成復合多層膜；然后降低磁場電流至16-20A，降低刀具偏壓至15-40V，調節Ar/N₂的流量比為2∶1～5∶1，抑制鈦的蒸發，同時開啟磁控濺射源匹配的電源，濺射電流2-4.5A，電壓350-650V，采用磁控濺射方式制備致密度更高的氮化鈦薄膜。