[發明專利]一種TiBx

有效

• 申請號: 201910587427.9
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號: CN110438461B
• 公開（公告）日: 2021-06-29
• 發明（設計）人: 榮銘聰
• 申請（專利權）人: 廣州大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;C23C14/06
• 代理公司: 廣州三環專利商標代理有限公司 44202
• 代理人: 顏希文;宋靜娜

本發明提供一種TiB_x/Cr(x＝1.9～3.5)抗氧化多層涂層的制備方法。本發明TiB_x/Cr抗氧化多層涂層的制備方法通過先在硬質合金基體表面沉積Cr過渡層，再交替沉積TiB_x插入層與Cr插入層以得到TiB_x/Cr抗氧化多層涂層，其中Cr過渡層和Cr插入層通過直流磁控濺射或高功率脈沖磁控濺射沉積而成，x＝1.9～3.5，制得的TiB_x/Cr抗氧化多層涂層因引入Cr充當擴散阻擋層，抑制B了的快速外擴散行為；又因引入純金屬Cr插入層提升了涂層的韌性及抵抗裂紋擴展的能力，使得TiB_x/Cr多層涂層及其氧化層在高溫環境下可以減少裂紋數量甚至避免開裂，這些因素共同提升了TiB_x/Cr多層涂層的高溫抗氧化能力。

技術領域

本發明屬于金屬涂層領域，涉及一種TiB_x/Cr(x＝1.9～3.5)抗氧化多層涂層的制備方法，具體涉及一種采用物理氣相沉積方法在硬質合金表面制備膜-基結合力強、硬度高、抗氧化能力強的TiB_x/Cr(x＝1.9～3.5)多層涂層的方法。

背景技術

TiB₂涂層具有高硬度、強耐腐蝕性的特點，可廣泛運用于加工刀具表面涂層，如加工PCB(印制電路板)用的微鉆、鈦合金加工刀具涂層等。然而在工業生產中TiB₂涂層往往具有B富余的特點，即為過化學計量比。在高溫服役有氧環境下，富余的B會發生快速外擴散并與氧反應生成B₂O₃，該起始氧化溫度一般為400～450℃，B₂O₃在450℃可轉變液相，這導致極大破壞了TiB₂涂層的抗氧化能力。

解決涂層抗氧化能力差的常用方法有：引入穩定的納米復合結構、引入氮化物保護層以及引入氧化物保護層等。結合實際應用特點，本發明采用一種簡便的，即采用引入金屬Cr插入層的方法，大幅提升了TiB₂涂層的抗氧化能力。

發明內容

為了克服現有技術的上述缺點與不足，本發明的目的在于提供一種TiB_x/Cr (x＝1.9～3.5)抗氧化多層涂層的制備方法，通過引入金屬Cr插入層來提升TiB_x涂層的抗氧化能力。

本發明提供了一種TiB_x/Cr抗氧化多層涂層的制備方法，其包括以下步驟：

(i)先在硬質合金基體表面沉積Cr過渡層；

(ii)再使用或交替沉積TiB_x插入層與Cr插入層，得到所述TiB_x/Cr抗氧化多層涂層；

其中，Cr過渡層和Cr插入層通過直流磁控濺射(DCMS)或高功率脈沖磁控濺射(HiPIMS)沉積而成，x＝1.9～3.5。

作為本發明制備方法的優選實施方式，沉積所述Cr過渡層和Cr插入層時， Cr靶材的電流密度為0.8～1.2A/cm²。

作為本發明制備方法的優選實施方式，沉積所述Cr過渡層和Cr插入層時，沉積偏壓為0～-200V。

作為本發明制備方法的優選實施方式，所述Cr插入層單層厚度為0～20nm。

作為本發明制備方法的優選實施方式，將所述硬質合金基體加熱至300～500℃，并抽取沉積腔室內氣體至真空度低于0.5mPa后，通入Ar氣，設定Ar氣流量為350～450sccm，調節沉積腔室內環境壓力至0.1～0.8Pa，之后開始沉積所述TiB_x/Cr抗氧化多層涂層，沉積過程中維持基體溫度為300～500℃，沉積腔室內環境壓力為0.1～0.8Pa。