[發(fā)明專利]一種氮化鈦鋁型超硬涂層及其制備方法

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110306903.2
• 申請(qǐng)日: 2021-03-23
• 公開（公告）號(hào): CN113151781A
• 公開（公告）日: 2021-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王叔暉;沈平;孟慶學(xué)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 法德（浙江）機(jī)械科技有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/06
• 分類號(hào): C23C14/06;C23C14/32
• 代理公司: 北京風(fēng)雅頌專利代理有限公司 11403
• 代理人: 郭曼

本發(fā)明提供了一種氮化鈦鋁型超硬涂層及其制備方法，超硬涂層包括氮化鈦鋁層和沉積于氮化鈦鋁層上的功能層，所述功能層中鎢的含量為8?12at％，硅的含量為8?12at％。制備方法是依次通過基體預(yù)處理：真空加熱處理：離子轟擊：沉積和冷卻后得到。本發(fā)明制備的超硬涂層，可廣泛應(yīng)用于銑刀、鉆頭、車刀片等高硬加工行業(yè)，能有效提高刀具的使用壽命，提升產(chǎn)品表面光潔度。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及金屬涂層制備技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種氮化鈦鋁型超硬涂層及其制備方法。

背景技術(shù)

當(dāng)今航空制造業(yè)、汽車制造業(yè)和3C電子工業(yè)不斷發(fā)展，機(jī)械加工不斷地向高精化、高速化、高效化方向邁進(jìn)，小徑銑刀、鉆頭等精密加工刀具應(yīng)運(yùn)而生。但是現(xiàn)有的刀具剛性較差，因此，可通過物理氣相沉積技術(shù)(PVD)在刀具表面沉積一層或多層綜合性能優(yōu)良的硬質(zhì)涂層，用以提高刀具的使用壽命。

多弧離子鍍是一種設(shè)有多個(gè)可同時(shí)蒸發(fā)的陰極弧蒸發(fā)源的真空物理沉積技術(shù)，具有沉積速度快、膜層組織致密、附著力強(qiáng)、均勻性好等顯著特點(diǎn)。氮化鈦鋁是一種具有較高硬度、較高耐磨性的膜層材料，其硬度和耐磨性均明顯高于傳統(tǒng)的氮化鈦(TiN)膜層。

傳統(tǒng)涂層只能加工HRC40以下材料，硬度相對(duì)較低，對(duì)于有更高硬度加工要求的行業(yè)，無法滿足使用需求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明旨在解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題。為此，本發(fā)明提供一種氮化鈦鋁型超硬涂層及其制備方法，目的是提高涂層硬度和耐磨性，進(jìn)而有效提高基體的使用壽命。

基于上述目的，本發(fā)明提供了一種氮化鈦鋁型超硬涂層，包括氮化鈦鋁層和沉積于氮化鈦鋁層上的功能層，所述功能層中鎢的含量為8-12at％，硅的含量為8-12at％。

所述功能層中鎢的含量為10at％，硅的含量為10at％。

所述功能層為含有鎢和硅的氮氧化合物和/或氮化物。

本發(fā)明還提供所述氮化鈦鋁型超硬涂層的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、基體預(yù)處理：將基體預(yù)處理后放入真空室準(zhǔn)備鍍膜；

步驟二、真空加熱處理：鍍膜室背底真空達(dá)到10^-4Pa時(shí)開始加熱，升溫速度為6-8℃/min；

步驟三、離子轟擊：當(dāng)溫度達(dá)到200℃時(shí)通入氬氣，使鍍膜室真空度達(dá)到5×10^-1Pa，開啟弧源，進(jìn)行離子轟擊；

步驟四、沉積：向鍍膜室內(nèi)通入氮?dú)猓够旌蠚怏w總壓強(qiáng)保持在1.5×10^-1Pa，鈦鋁合金靶的弧電流置于55-60A，基體偏壓為150-200V，沉積80-120min；之后加熱溫度至280℃，開啟鈦硅靶的弧電流置于60-65A以及鎢靶的弧電流置于30-40A，基體偏壓為150-200V，沉積60-120min；

步驟五、沉積結(jié)束后，開啟爐體循環(huán)冷卻系統(tǒng)冷卻，待基體冷卻后取出。

所述步驟一中基體預(yù)處理是將基體依次在丙酮、無水乙醇中超聲清洗10-20min，然后熱風(fēng)吹干。

所述步驟二中先通過機(jī)械泵和分子泵將鍍膜室抽至真空度為5×10^-4Pa，然后將紅外加熱管的溫度設(shè)置為600℃，加熱時(shí)間設(shè)置為30min，加熱后再將鍍膜室真空度抽至5×10^-4Pa，接著將紅外加熱管的溫度設(shè)置為550℃，加熱時(shí)間設(shè)置為30min，再次加熱后將腔室抽至真空度為5×10^-4Pa，充分去除鍍膜室易揮發(fā)雜質(zhì)。

所述步驟三中轟擊偏壓保持300V進(jìn)行轟擊5min，轟擊偏壓保持350V進(jìn)行轟擊5min。

所述步驟四中鈦鋁合金靶、鈦硅靶及鎢靶的電源均為直流電源，氮?dú)獾牧髁繛?0-40sccm，氬氣的流量為50-60sccm。