[實用新型]一種新型的TiN涂層

有效

• 申請號: 201720356976.1
• 申請日: 2017-04-07
• 公開（公告）號: CN206986268U
• 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;C23C14/32;C23C14/06
• 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，涉及新型的TiN涂層。

背景技術

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TiN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。在高速鋼表面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新型的TiN涂層。采用本實用新型的TiN涂層，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。

一種新型的TiN涂層，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和功能層3。所述的結合層2為Ti涂層，其厚度為0.14-0.16um；所述的功能層3為Ti涂層，其厚度為 1.4-1.6um。所述的涂層的總厚度(結合層+功能層)的總厚度為 1.54-1.76um。

一種新型的TiN涂層，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2.5*10^-2mbar，單開Ti靶材，弧電流為150A，偏置電壓為40V，涂層時間為9-11min。

D、鍍功能層3：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Ti靶材，弧電流為180A，偏置電壓為40V，涂層時間為70-80min。

E、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2600V，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0.15，耐熱溫度為700℃。

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

為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型的權利要求。凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、同等替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍內。

附圖說明

圖1為本實用新型的具有PVD涂層的高速鋼的剖視結構示意圖。

主要元件符號說明：