[發明專利]一種超強韌、低摩擦碳基刀具涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201811089590.4
• 申請日: 2018-09-18
• 公開（公告）號: CN109023243B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 鄒長偉;田燦鑫;王澤松;李松權
• 申請（專利權）人: 嶺南師范學院
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/16;C23C14/34;C23C14/35
• 代理公司: 廣州粵高專利商標代理有限公司 44102
• 代理人: 劉瑤云;陳偉斌

1.一種超強韌、低摩擦碳基刀具涂層，其特征在于，所述涂層從刀具基體到表面依次包含Ti轟擊層、TiN結合層、TiCN過渡層、nc-TiC/GLC功能層和非平衡態能量積累ne-TiC/GLC表面層；

所述ne-TiC/GLC表面層的制備方法如下：

所述nc-TiC/GLC功能層沉積結束后，關閉電弧靶及中頻磁控濺射靶，開啟陽極層離子源，通過離子源通入氬氣，真空調節為1×10^-1～8×10^-1Pa，離子源電流2～10A，電壓600～1000V，打開高功率脈沖磁控濺射金屬Ti靶，靶功率0.3～2kW，峰值電壓400～900V，峰值電流400～800A，偏壓保持在-800～-1500V，對nc-TiC/GLC轟擊10～30min即可。

2.根據權利要求1所述刀具涂層，其特征在于，所述Ti轟擊層的厚度為0.1～0.5μm，所述TiN結合層的厚度為0.2～0.7μm，所述TiCN過渡層的厚度為0.3～1.2μm，所述nc-TiC/GLC功能層的厚度為1～3μm，所述ne-TiC/GLC表面層的厚度為30～80nm。

3.根據權利要求1所述刀具涂層，其特征在于，所述nc-TiC/GLC功能層為TiC鑲嵌類石墨烯非晶碳結構的納米復合結構，TiC納米顆粒大小在3～20nm，Ti元素含量按原子百分比在5～20at％，C元素含量在80～95at％。

4.根據權利要求1所述刀具涂層，其特征在于，所述TiN結合層、TiCN過渡層、nc-TiC/GLC功能層均采用電弧離子鍍技術制備。

5.根據權利要求1所述刀具涂層，其特征在于，所述Ti轟擊層和ne-TiC/GLC表面層采用高功率脈沖磁控濺射及陽極層離子源加高偏壓轟擊制備。

6.根據權利要求1所述刀具涂層，其特征在于，所述Ti轟擊層的制備方法為：

將基體清洗后置于基片架上，當真空室的本底真空度為1×10^-4～1×10^-3Pa時，通入Ar氣并控制氣壓在1×10^-2～5×10^-1Pa，基片溫度300～500℃，負偏壓-900～-1200V，對試樣表面進行輝光清洗，轟擊時間10～40min；清洗結束后，開啟陽極層離子源，通過離子源通入氬氣，真空調節為1×10^-1～9×10^-1Pa，離子源電流2～15A，電壓300～800V，打開高功率脈沖磁控濺射金屬Ti靶，靶功率0.3～2k，峰值電壓400～800V，峰值電流300～800A，偏壓保持在-400～-200V，對工件基體轟擊5～30min即可。

7.根據權利要求1所述刀具涂層，其特征在于，所述TiN結合層的制備方法如下：

在Ti轟擊層沉積完畢后，偏壓降到-150～-250V，關閉陽極層離子源及高功率磁控濺射電源，斷掉Ar氣，通入N₂，采用光電子能譜PEM反應氣體反饋裝置控制控制氣壓在1.2～2.2Pa，保持基材溫度300～500℃；開啟陰極電弧靶，控制電弧電壓30～80V，電弧電流40～120A，開始沉積金屬TiN結合層，沉積10～30min即可。