[发明专利]基于微波技术制备氮化钛/氮化铬涂层的方法

说明书

（一）技术领域

本发明涉及一种涂层制造技术，尤其是一种钛铬（TiN/CrN）涂层的制备方法。

（二）背景技术

氮化钛/铬（TiN/CrN）涂层是一种新型性能优异的硬质涂层，以其较高的硬度、耐磨性、防腐蚀性以及良好的力学性能和抗高温氧化性能而被广泛应用于刀具、模具等诸多领域，在工程中有很大的应用前景。目前，TiN/CrN涂层主要通过物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)等技术制造,其中化学气相沉积因高温形成热应力和其废弃物危害环境而被逐步被物理气相沉积所替代；物理气相沉积低温环保，但是设备投资大、零件形状尺寸有限制、形成的涂层较薄且涂层易剥落。

（三）发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种应用微波技术制备氮化钛/氮化铬涂层的方法，可快速高效地在工件表面形成均匀的涂层，且工件大小及其加热部位不受尺寸、形状限制，可获得比物理气相沉积(PVD)、化学气相沉积(CVD)更厚的涂层

为达到上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种氮化钛/氮化铬涂层的制备方法，包括：

（1）在工件表面涂覆一层均匀、致密的钛铬材料层，所述钛铬材料是由钛粉、铬粉和粘结剂混合而成；

（2）将已涂覆的工件放入微波装置中，在氮气氛下进行微波加热；

（3）将微波作用后的工件进行表面清洗、抛光，在工件表面获得氮化钛/氮化铬涂层。

进一步，所述的钛粉可以是纯钛或钛化合物制成的粉末，所述的钛化合物可以是氮化钛或钛铁合金；所述的铬粉可以纯铬或铬铁合金制成的粉末；所述的粘结剂可选择单一有机物、无机物或由多种有机物和无机物，优选有机粘结剂，比如环氧树脂胶。钛铬材料的制备通常先将钛源和铬源制成粉状，然后与粘结剂混合均匀成膏状。

进一步，所述钛铬材料中钛粉和铬粉总质量与粘结剂的质量之比在5：1至2：1之间，所述钛粉和铬粉的质量之比在3:2至2:3之间。

进一步，所述的微波加热采用的微波功率为10～20KW，加热时间为0.1～1小时。

本发明中，工件材质可以是碳钢或合金钢。

本发明中，步骤（1）中高钛铬材料的涂覆厚度不限，可根据需要而定，通过控制微波功率和加热时间来获得所需不同厚度的涂层，一般制备的氮化钛涂层厚度在1～30μm范围。

由于采用如上所述的技术方案，本发明具有如下优越性：

1、加热速度快。金属工件及含有钛和铬金属涂料在微波作用下被快速加热，并且可以通过控制微波功率和加热时间来获得所需不同厚度的涂层。

2、涂层与工件之间结合力强。在微波作用下，工件表面和涂层材料同时加热至熔融状态，产生冶金反应，冷却后获得的涂层与工件之间形成冶金结合。

（四）具体实施方式

下面结合具体方式对本发明进行进一步描述：

实施例1：

在工件表面均匀涂覆一层均匀、致密的含30%钛、30%铬和40%环氧树脂粘结剂的膏剂，再将已涂覆的工件放入微波装置中，在氮气保护下一定功率（10KW）微波中放置10分钟；待工件冷却后去除表面未反应的膏剂并抛光，在工件表面形成厚度约为2μm的氮化钛/氮化铬涂层。

实施例2：

在工件表面均匀涂覆一层均匀、致密的含40%钛、40%铬和20%环氧树脂粘结剂的膏剂，再将已涂覆的工件放入微波装置中，在氮气保护下一定功率（20KW）微波中放置30分钟；待工件冷却后去除表面未反应的膏剂并抛光，在工件表面形成厚度约为5μm的氮化钛/氮化铬涂层。