[發明專利]一種在CBN刀具材料上涂層的方法

在審

• 申請號: 202011322080.4
• 申請日: 2020-11-23
• 公開（公告）號: CN112575290A
• 公開（公告）日: 2021-03-30
• 發明（設計）人: 劉成斌;黃明章
• 申請（專利權）人: 東莞市普拉提納米科技有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/24;C23C14/02
• 代理公司: 東莞市啟信展華知識產權代理事務所(普通合伙) 44579
• 代理人: 曾永樂

1.一種在CBN刀具材料上涂層的方法，包括步驟一，CBN加工；步驟二，離子轟擊清洗；步驟三，打底層長晶；步驟四，過渡承載層；步驟五，涂層階段處理；其特征在于：

其中在上述步驟一中，CBN加工包括以下步驟：

1)人工檢測CBN刀具材料的性質與樣式，選擇合適的CBN刀具材料上涂層靶材原料，并將靶材原料放入等離子槍中；

2)開啟等離子槍，使其溫度加熱至1*10⁴℃，再將其通入反應氣體N₂，隨后靜置沉積，即可得到CBN刀具材料上涂層靶材；

其中在上述步驟二中，離子轟擊清洗包括以下步驟：

1)氬氣離子轟擊在490℃的高溫下通以氬氣100sccm，使用一號靶為鈦Ti靶作為蒸發源，使用二號靶為鋁靶作為鈦靶的陽極端，當蒸發源起動設置100～110A的定電流輸出，所產生的大量電子將往二號靶陽極磁場方向形成有方向性的輝光放電，產生15～20A的電子流，輝光區域產生大量的氬離子，氬離子帶正電荷，正的氬離子被負電場所吸引往產品方向沖擊，產品上的負載此時為負的500～400V，強的電場吸引正離子會集中在產品的尖端及外緣，一定時間后25～35min后CBN的表面獲得平坦安定的表面結構；

2)氬氣離子轟擊是產生更高的轟擊離子，轟擊產品的內部表面，此時產品氬氣提高至300sccm，偏壓由400V降為300V，電子流由55A升為60A，此時產生更高的氬氣游離，產品獲得的轟偏電流約在2～4A漸升，時間約維持20～30min，在產品的尖端及凹面處都獲得足夠得清潔力度；

3)氬氣降至30sccm，產品的轟偏電壓提升至800V高壓脈沖30kHz，蒸發源起動設置85～100A的定電流輸出，此時負載產品上有3.5～4.5A的轟偏電流，帶能量的鈦原子、離子不斷的往基板沖擊，將產品表面難處理的氧化層打掉并同時有極少量的鈦離子植入基板表面，核成長約5～10nm；

其中在上述步驟三中，打底層長晶包括以下步驟：

1)產品基底采用鉻打底，開始涂層之前所有側向靶源在遮板保護下必須經過燒靶2～3min的過程，使得冷卻靶面獲得充分的清潔，去除靶面外表薄皮與溢氣，鈦靶蒸發源起動設置110～130A，通氮氣少許，產品的轟偏電壓降為110～100V，脈沖30kHz，此時再高溫480～500℃，

低氣壓0.7～0.9pa下爆發生長氮化鈦2～3min，即可得到強勁的附著強度；

2)鈦靶蒸發源由130A漸升式至170A，轟偏電壓由100V降為60V，氮氣由300sccm升高到450sccm，真空壓力由1pa提高至2pa，約5～8min的氮化鈦，此時氮化鈦薄膜的硬度也由1500HV堤升至2000HV；

其中在上述步驟四中，過渡承載層包括以下步驟：

1)CBN刀片涂層由中鋁鈦漸進斜坡形成高鋁鈦層最后形成氮鋁鈦硅，氮鋁鈦硅進行25～35min，薄膜成長約0.7～1.0um，鈦靶蒸發源在165～175A，鋁靶蒸發源在100～110A，鈦硅蒸發源在100～110A，轟偏電壓60～45V，氮氣400～450sccm，氣體壓力優先1.75～2.0pa；

2)漸變模式最終定在鈦靶蒸發源125～115A，鋁靶蒸發源在160～170A，鈦硅蒸發源在110～120A，轟偏電壓40～35V，氮氣500sccm，氣壓4.0pa，承載層的硬度達到3000～3500HV；

其中在上述步驟五中，涂層時間依產品需求給予不同厚度，一般約30～40min，薄膜厚度約0.5～0.8um，薄膜硬度高達4000HV，延伸上層的參數鈦靶蒸發源降到115～90A，隨后降至0A，鋁靶蒸發源在170～95A，隨后降至0A，鈦硅蒸發源在100～170A，轟偏電壓40～42V，氮氣450～500sccm，氣體壓力4.5～4.8pa，即可完成CBN刀具材料上涂層。

2.根據權利要求1所述的一種在CBN刀具材料上涂層的方法，其特征在于：所述步驟一1)中離子槍使用前需要進行清洗除塵。

3.根據權利要求1所述的一種在CBN刀具材料上涂層的方法，其特征在于：所述步驟二1)中轟擊產生的轟偏電流約在2A穩定。

4.根據權利要求1所述的一種在CBN刀具材料上涂層的方法，其特征在于：所述步驟三1)中也可以采用鈦或氮化合金打底。