[實用新型]一種經過PVD表面處理的高速鋼

有效

• 申請號: 201720356963.4
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN206986267U
• 公開（公告）日: 2018-02-09
• 發明（設計）人: 吳偉亮;馮剛;梁海洋
• 申請（專利權）人: 蘇州星藍納米技術有限公司
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/02;C23C14/32
• 代理公司: 上海宣宜專利代理事務所(普通合伙)31288
• 代理人: 劉君

技術領域

本實用新型屬于表面處理技術領域，涉及一種高速鋼的表面處理技術，特別是涉及一種經過PVD表面處理的高速鋼。

背景技術

為了提高硬質合金或者高速鋼的使用壽命，目前國內外常采用滲氮、滲金屬、電鍍、化學鍍等方法來強化高速鋼的表面。但處理工藝存在一定程度的污染，并且硬度低。

物理氣相沉積(PVD，physical Vapor Deposition)是在現代物理、化學、材料學、電子學等多學科基礎上發展起來的一門先進的工程技術。它是將靶材(所鍍薄膜材料)在真空環境下，經過物理過程而沉積在襯底(需鍍膜工件)表面的過程。使用物理氣相沉積技術在廉價的金屬材料表面制造硬質陶瓷涂層是近年來研究的熱點，在工具和模具上已經取得了成功的應用，解決了刀具的磨損和耐高溫問題。電弧離子鍍和磁控濺射是PVD方法中最為常見的硬質陶瓷涂層的制造技術，目前刀具和模具上常用的TiN、CrN等涂層就是采用電弧離子鍍技術制造的。但常規電弧離子鍍制造的陶瓷涂層如TiN、CrN等其硬度只有滲氮的兩倍，耐磨壽命有限，同時不具有潤滑性能。在高速鋼使用時具有很大的局限性。

實用新型內容

為了解決以上問題，本實用新型提出一種經過PVD表面處理的高速鋼。采用本實用新型的經過PVD表面處理的高速鋼，可以有效提升高速鋼的硬度、耐磨性、和耐高溫性能，從而提高高速鋼的使用壽命和產品質量、生產效率。

一種經過PVD表面處理的高速鋼，其特征在于，包括高速鋼基體 1、由內而外依附在基體1表面的結合層2、調制層3和顏色層4。所述的結合層2為AlCr涂層，其厚度為0.5-0.8um，其中結合層AlCr涂層的Al與Cr的物質的量之比為70∶30；所述的調制層3為AlCr涂層，其厚度為1.6-2.0um，其中調制層AlCr涂層的Al與Cr物質的量之比為70∶30；所述的顏色層4為AlCr涂層，其厚度為0.14-0.16um，其中顏色層AlCr涂層中Al與Cr物質的量之比為70∶30。膜層的總厚度(結合層2+調制層3+顏色層4)為2.24-2.96um。

一種經過PVD表面處理的高速鋼，其處理工藝如下：

A、抽真空、加熱：首先將基體1材料放置于真空鍍膜設備中，調節設備真空度為6*10^-5mbar，加熱1h左右，使得溫度升高到 460-480℃。

B、清潔基體1：離子轟擊，偏置電壓為10V，分子泵運行頻率從起始抽真空時的100％下降到72％，在設備中同時通入純度為 99.999％的高純度氫氣(H)和99.999％的高純度氬氣(Ar)，氫氣(H) 的流量為50-200sccm，氬氣(Ar)的流量為50sccm，通氣時間為20-30min。接著，偏置電壓設為200V，在設備中通入高純度氬氣(Ar)，氬氣(Ar)的流量為50sccm，通氣時間為20-30min。

C、鍍結合層2：分子泵頻率為72％，在設備中充入氮氣(N)，使得設備中的壓力為4*10^-2mbar，單開AlCr70/30靶材，弧電流為 150A，直流電壓為40V，涂層時間為35-45min。

D、鍍調制層3：分子泵頻率為72％，在設備中充入氮氣(N)，使得設備中的壓力為4*10^-2mbar，單開AlCr70/30靶材，弧電流為 180A，脈沖電壓為150V，涂層時間為100-130min。

E、鍍顏色層4：分子泵頻率為72％，在設備中沖入氮氣(N)，使得設備中的壓力為4*10^-2mbar，單開AlCr70/30靶材，弧電流為 150A，脈沖電壓為50V，涂層時間為18-22min。

F、經過上述步驟后，使得膜層的總厚度(結合層2+調制層3+顏色層4)為2.24-2.96um。

G、最終出爐前將溫度降低至200℃以下。

采用本實用新型的方法制備的涂層的硬度為3200V，結合力采用洛氏硬度計測量可以達到HF1標準，與金屬的摩擦摩擦系數為0.25，耐熱溫度為1000℃。

由此可見，采用本實用新型的經過PVD處理的高速鋼，可以有效提升高速鋼的硬度、耐磨性、和耐高溫性能，從而提高高速鋼的使用壽命和產品質量、生產效率。