[發(fā)明專利]一種涂層及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010546015.3
• 申請(qǐng)日: 2020-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN111778485B
• 公開（公告）日: 2023-03-10
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曾德長(zhǎng);易斌;邱兆國(guó);吳姚莎
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 廣東正德材料表面科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/32
• 分類號(hào): C23C14/32;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/14
• 代理公司: 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司 44205
• 代理人: 李旭亮

本發(fā)明公開了一種涂層，包括沉積于基體表面的Cr層及沉積于Cr層上的TiMoCN層。本發(fā)明的涂層的硬度值超過了40GPa，且摩擦系數(shù)小于0.3。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及基體表面處理技術(shù)領(lǐng)域，特別是一種涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

真空鍍膜技術(shù)又稱為氣相沉積技術(shù)，分為化學(xué)氣相沉積(Chemical VaporDeposition，簡(jiǎn)稱CVD)和物理氣相沉積(Physical Vapour Deposition，簡(jiǎn)稱PVD)兩種類型。PVD是指在真空條件下，鍍料通過多種物理方法氣化成原子、分子或使其離子化成離子，并直接沉積到基體表面，PVD技術(shù)主要包括離子鍍膜技術(shù)、濺射鍍膜技術(shù)和蒸發(fā)鍍膜技術(shù)。

TiN作為最初的PVD涂層，自發(fā)展以來，以其高硬度、化學(xué)穩(wěn)定性、抗氧化性和良好的耐磨性在刀具和模具等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。但是隨著高速切削和干切削的技術(shù)發(fā)展，以及難加工材料的不斷涌現(xiàn)，對(duì)刀具涂層性能提出了更高的要求。相應(yīng)二元常用涂層TiN也正被性能更優(yōu)異的三元涂層所替代。合金化是增強(qiáng)氮化物涂層性能的基本而有效的方法。在過去的二三十年中，領(lǐng)域內(nèi)相關(guān)人士已經(jīng)做出了多種努力，例如添加了以下元素：碳、硼、硅、鋁、鉻、鉬等。不同的合金化策略會(huì)產(chǎn)生不同的強(qiáng)化效果。添加Si和B，由于形成被非晶Si₃N₄，BN或TiB相包圍的納米晶TiN這樣的非晶-晶體復(fù)合結(jié)構(gòu)，TiSiN和TiBN涂層具有極好的硬度。Al的添加由于更強(qiáng)的Al-N鍵結(jié)合和形成致密的Al₂O₃表面層而阻止了進(jìn)一步的氧擴(kuò)散，從而導(dǎo)致硬度，熱穩(wěn)定性和抗氧化性顯著提高。但是，這些合金涂層仍保持相對(duì)較高的摩擦系數(shù)，通常在0.6-1.0范圍內(nèi)。

現(xiàn)有涂層中，金剛石和類金剛石涂層已經(jīng)具有超硬自潤(rùn)滑的效果，但是由于其價(jià)格昂貴，對(duì)設(shè)備要求也高，而且本身脆性較大，厚度很難做到很厚，因此其應(yīng)用勢(shì)必受到一些限制。也有一些業(yè)內(nèi)人士通過增加過渡層的方式以改善金剛石涂層和非金剛石涂層的脆性和厚度，但是一方面成本并沒有下降反而會(huì)增加，另一方面沒有解決金剛石涂層和非金剛石涂層對(duì)設(shè)備的要求。離子鍍技術(shù)作為在工具鍍膜方面應(yīng)用最廣泛的鍍膜技術(shù)，在實(shí)現(xiàn)金剛石涂層和非金剛石涂層上還是有一定的困難。綜上，現(xiàn)有技術(shù)中的方法均未能有效解決實(shí)現(xiàn)超硬自潤(rùn)滑涂層的簡(jiǎn)單而又廣泛制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在至少解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題之一。為此，本發(fā)明的目的之一是提出一種涂層，該涂層具有超高硬度的同時(shí)還具有低摩擦系數(shù)。

本發(fā)明的上述技術(shù)目的是通過以下技術(shù)方案得以實(shí)現(xiàn)的：

一種涂層，包括沉積于基體表面的Cr層及沉積于Cr層上的TiMoCN層。

優(yōu)選的，所述基體為金屬或陶瓷。

一種如上所述的涂層的制備方法，包括以下步驟：

(1)對(duì)基體表面進(jìn)行前處理；

(2)開啟多弧離子鍍鍍膜機(jī)，對(duì)基體表面進(jìn)行離子清洗；

(3)采用電弧鍍?cè)诨w表面進(jìn)行離子轟擊活化；

(4)采用電弧鍍?cè)诨w表面沉積Cr層；

(5)采用電弧鍍?cè)贑r層上沉積TiMoCN層。

優(yōu)選的，步驟(1)中前處理的具體操作為：對(duì)基體進(jìn)行打磨、拋光、超聲清洗和烘干。

進(jìn)一步優(yōu)選的，步驟(1)中，拋光過程使用金剛石拋光膏拋光，超聲清洗過程使用酒精、丙酮或去離子水清洗10-15分鐘，烘干過程的烘干溫度是100-200℃，烘干時(shí)間是15-60分鐘。