[發明專利]一種中高溫自潤滑多弧離子鍍多元梯度工具涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201410238970.5
• 申請日: 2014-05-30
• 公開（公告）號: CN103978748A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 張世宏;劉書媛;李明喜;陳汪林
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學
• 主分類號: B32B15/04
• 分類號: B32B15/04;B32B9/04;C23C14/32;C23C14/06;C23C14/16;C23C14/18
• 代理公司: 南京知識律師事務所 32207
• 代理人: 蔣海軍

1.一種中高溫自潤滑多弧離子鍍多元梯度工具涂層，其特征在于：該涂層為三層梯度結構，分別為CrN打底層、AlCrN梯度過渡層和AlCrTiSiN工作層；所述AlCrN梯度過渡層厚度為0.84～1.09μm，AlCrTiSiN工作層厚度為1.61～2.36μm；所述AlCrTiSiN工作層中含有50～70％的(Al，Cr)N固溶體以及30～50％的(Al，Ti)N固溶體。

2.一種中高溫自潤滑多弧離子鍍多元梯度工具涂層的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

(1)在真空室內對稱位置分別放置第一電弧源、第二電弧源和第三電弧源，將Ar和N₂氣體接入真空室內；所述第一電弧源的靶材由單質Cr制成，純度99.99％；第二電弧源的靶材由AlCr粉末冶金制成，Al和Cr的原子百分比為70：30，AlCr靶材的純度為99.99％；第三電弧源由AlTiSi粉末冶金制成，Al、Ti和Si的原子百分比為60:30:10，AlTiSi靶材的純度為99.99％；

(2)將拋光、清洗處理后的工件用夾具夾持住固定于真空室內的轉架上；所述工件轉架轉速為3rpm，真空室真空度為5.0×10^-2Pa，加熱溫度為430℃；

(3)工件沉積鍍膜前往真空室內通入Ar氣，加偏壓對工件表面進行Ar離子轟擊清洗以去除表面殘留的吸附物及氧化物，關閉Ar氣；

(4)通入N₂氣，調節N₂氣壓強與偏壓，升高真空室內溫度，啟動第一電弧源用于沉積CrN打底層；所述沉積CrN打底層時N₂氣分壓為0.8Pa，偏壓200V，沉積溫度450℃，沉積時間4min；

(5)調節N₂氣壓強與偏壓，啟動第二電弧源，與第一電弧源一起沉積AlCrN梯度過渡層第一層；所述沉積AlCrN梯度過渡層第一層時，N₂氣分壓為1.5Pa，偏壓100V，沉積時間3.3min；

(6)調節N₂氣壓強與偏壓，關閉第一電弧源，僅余第二電弧源沉積AlCrN梯度過渡層第二層；所述沉積AlCrN梯度過渡層第二層時，N₂氣分壓為3Pa，偏壓80V，沉積時間120min；

(7)調節N₂氣壓強與偏壓，啟動第三電弧源，與第二電弧源一起沉積AlCrTiSiN工作層；所述沉積AlCrTiSiN工作層時，N₂氣分壓為2～4Pa，偏壓50～120V，沉積時間90min；

(8)鍍膜過程結束，工件隨爐冷卻至室溫。

3.如權利要求2所述的一種中高溫自潤滑多弧離子鍍多元梯度工具涂層的制備方法，其特征在于，所述步驟(7)中的N₂氣分壓為3Pa，偏壓為80V。