[发明专利]异形钢筘表面高硬、低摩擦Cr/CrCN梯度涂层工艺

权利要求书

1.一种异形钢筘表面高硬、低摩擦系数Cr/CrCN梯度涂层工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：

(1)镀前处理

将异形钢筘经研磨抛光后放至除油剂中，用超声波搅拌清洗30-40分钟，去除钢筘表面油污后经去离子水漂洗20分钟，随后酸洗出光，再用去离子水将酸液漂洗干净，取出后于真空干燥器中干燥，真空度＜10^-2Pa，温度100℃；

(2)偏压反溅清洗

将上述处理后的钢筘置于弧离子增强反应磁控溅射仪的真空炉腔内，用偏压反溅清洗10分钟，其反溅偏压工作电压为-500V，工作气氛为Ar，工作真空度为0.3Pa；

(3)沉积硬质纳米晶Cr过渡层

采用弧离子增强反应磁控溅射仪，将上述处理后的钢筘表面预先沉积厚度为2-2.5μm的硬质纳米晶Cr过渡层；所用靶材为2个磁控Cr靶，1个柱弧Cr靶，反应室基底真空度5×10^-3Pa，工作气氛Ar，工作真空度0.3-0.4Pa；沉积偏压-50至-200V，磁控Cr靶溅射功率2.5-3.5KW；柱弧Cr靶弧电流60-70A，沉积温度200℃，沉积时间10分钟；

(4)沉积CrCN梯度硬质耐磨涂层

采用弧离子增强反应磁控溅射仪，在上述沉积硬质纳米晶Cr过渡层钢筘表面再沉积CrCN涂层，所用靶材为2个磁控Cr靶，2个磁控C靶，1个柱弧Cr靶，在不间断真空镀膜状态下，通过磁控Cr靶溅射功率由3.6kW逐渐调小至1KW和柱弧Cr靶弧电流由50A逐渐调小至10A，以调控磁控Cr靶在CrCN涂层中含量由里朝外逐步递减变化；还通过磁控C靶溅射功率由0KW逐渐增大至5KW，以实现磁控C靶在CrCN涂层中含量由里朝外逐步递增变化；其真空室中反应气体N₂流量先开启后逐渐增加至60sccm，最后再逐渐降低至0sccm，反应室基底真空为5×10^-3Pa，工作气氛为Ar和N₂，沉积气压为0.35-0.45Pa，沉积温度200℃，沉积时间2小时；沉积偏压在-50--200V之间可调，此时即完成在钢筘基体表面沉积高硬、高韧、低摩擦系数的Cr/CrCN耐磨梯度涂层；

(5)去应力、矫正变形处理

所述钢筘基体表面经Cr/CrCN梯度涂层沉积完成后，在不间断真空条件下，温度为200-300℃保温30分钟，随炉自然冷却后取出即可。

2.根据权利要求1所述的梯度涂层工艺，其特征在于所述除油剂的成份为碳酸钠200-250g/L、柠檬酸钠40-50g/L、活性剂2-4g/L、磷酸钠50-60g/L的混合除油剂。

3.根据权利要求1所述的梯度涂层工艺，其特征在于所述沉积硬质纳米晶Cr过渡层所用靶材为磁控Cr靶和柱弧Cr靶，其纯度均为99.99％。

4.根据权利要求1所述的梯度涂层工艺，其特征在于所述沉积CrCN梯度硬质涂层所用靶材为磁控Cr靶，磁控C靶和柱弧Cr靶，其纯度均为99.99％。

5.根据权利要求1或2或4所述的梯度涂层工艺，其特征在于所述沉积CrCN梯度涂层镀膜过程中沉积气压维持在0.35Pa。

6.根据权利要求1或2或4所述的梯度涂层工艺，其特征在于所述沉积CrCN梯度涂层镀膜过程中沉积温度维持在200℃。

7.根据权利要求1或2或4所述的梯度涂层工艺，其特征在于所述沉积CrCN梯度涂层镀膜过程中沉积偏压进一步选定为-100V。

8.根据权利要求1或2或3所述的梯度涂层工艺，其特征在于所述磁控Cr靶的起始溅射功率为3.6KW，然后每十分钟减少0.5KW，直到减少为1KW。

9.根据权利要求1所述的梯度涂层工艺，其特征在于所述磁控C靶的起始溅射功率为0KW时，前一个小时每十分钟升高0.5KW，后一个小时调为5KW恒定功率溅射。

10.根据权利要求1所述的梯度涂层工艺，其特征在于所述N₂流量在镀膜前1小时中由0sccm增加至60sccm，随后在10分钟内降低至0sccm。