[發(fā)明專利]一種四元單層超硬薄膜材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710160391.7
• 申請(qǐng)日: 2017-03-17
• 公開（公告）號(hào): CN106917066B
• 公開（公告）日: 2019-03-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 韓克昌;林國(guó)強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 大連理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C23C14/32
• 分類號(hào): C23C14/32;C23C14/02;C23C14/06
• 代理公司: 大連理工大學(xué)專利中心 21200
• 代理人: 溫福雪;侯明遠(yuǎn)

1.一種四元單層超硬薄膜材料的制備方法，其特征在于，所述的四元單層超硬薄膜材料由Zr、Al、O和N四種元素構(gòu)成，即Zr_1-x-y-zAl_xO_yN_z，其相對(duì)原子含量分?jǐn)?shù)分別為x＝0.06-0.10，y＝0.10-0.14，z＝0.29-0.33；四元單層超硬薄膜材料的相結(jié)構(gòu)以面心立方Zr和N原子為主，O和Al原子為替換原子占據(jù)Zr或N原子的部分點(diǎn)陣位置；四元單層超硬薄膜材料的晶粒尺度為10nm-50nm；厚度為0.5μm-15μm；

四元單層超硬薄膜材料的制備步驟如下：

采用電弧離子鍍技術(shù)沉積制備方法，將工件基體經(jīng)超聲清洗并烘干處理后，放置于電弧離子鍍真空腔室的樣品臺(tái)上，由真空系統(tǒng)將真空腔室抽真空至5.0×10^-3Pa～5.0×10^-4Pa；工件基體溫度加熱到100℃～450℃，并保持穩(wěn)定；之后充入氬氣至0.8Pa～4Pa，并給樣品臺(tái)施加600V～1500V的負(fù)偏壓引發(fā)輝光等離子體，對(duì)工件基體進(jìn)行氬離子濺射清洗，時(shí)間為5min～30min；然后通入反應(yīng)氣體氮?dú)夂脱鯕猓獨(dú)夥謮簽?.3Pa～0.6Pa，氧氣分壓為0.1Pa～0.2Pa，并與氬氣互補(bǔ)通過整體氣壓控制來維持腔室氣壓穩(wěn)定為0.6Pa～1.2Pa，之后啟動(dòng)陰極純鋯靶和純鋁靶電弧，調(diào)整純鋯靶弧流為60A～120A，調(diào)整純鋁靶弧流為30A～120A，調(diào)整脈沖偏壓為幅值為300V～1000V、頻率為5kHz～40kHz和占空比為5％～50％，即開始薄膜沉積過程，時(shí)間為30min～300min；再經(jīng)過充分爐冷后放掉真空取出已鍍膜的工件基體。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述的工件基體為高速鋼、硬質(zhì)合金、冷作模具鋼和熱作模具鋼。