[发明专利]钻头表面涂层及其加工工艺

权利要求书

1.一种钻头表面涂层，其特征在于，所述钻头表面涂层依次包括：打底层、主结构层、以及表层，所述打底层附着于所述钻头表面，所述主结构层位于所述打底层和表层之间；

所述打底层为Ti层，所述主结构层为TiAlN层，所述表层为Si层；

其中，所述钻头表面涂层表面维氏硬度Hv3000，所述主结构层与表层的厚度比例为：2.5:1。

2.根据权利要求1所述的钻头表面涂层的加工工艺，其特征在于，所述加工工艺包括如下步骤：

S1.装载待加工的钻头，抽真空，使得钻头在真空环境下加热；

S2.通入氩气，利用辉光放电清洗AlTi靶材和Si靶材；

S3.通入氩气，控制靶材电压和电流，在偏压形成的电场作用下，使离子轰击所述钻头表面，对钻头表面进行清洗；

S4.向真空环境中通入氮气，对所述钻头施加偏压，提供Ti靶，对所述Ti靶施加相应电压电流，使所述Ti靶离化出的离子吸附在所述钻头表面，形成打底层；

S5.调节通入氮气的体积流量，调节施加在所述钻头上的偏压，提供TiAl靶，对所述TiAl靶施加相应电压电流，使所述TiAl靶离化出的离子吸附在所述打底层表面，形成主结构层；

S6.通入乙炔，并调节通入氮气的体积流量，调节施加在所述钻头上的偏压，提供Si靶，对所述Si靶施加相应电压电流，使所述Si靶离化出来的离子吸附在外层表面，形成表层。

3.根据权利要求2所述的钻头表面涂层的加工工艺，其特征在于，所述步骤S1中，所述真空环境的真空度大于1.0001mbar，所述加热温度控制在450～500℃。

4.根据权利要求2所述的钻头表面涂层的加工工艺，其特征在于，所述步骤S2中，通入氩气100sccm，偏压500V，靶材电压18V，电流100A。

5.根据权利要求2所述的钻头表面涂层的加工工艺，其特征在于，所述步骤S3中，通入氩气100sccm；靶材电压18V，电流110A；控制偏压600V，持续480s，并升至800V，持续480s。

6.根据权利要求2所述的钻头表面涂层的加工工艺，其特征在于，所述步骤S4中，通入氮气200sccm～350sccm；靶材电压18V，电流180A；控制偏压逐步降低，500V持续30s，200V持续30s，100V持续30s，80V持续30s，60V持续800s。

7.根据权利要求2所述的钻头表面涂层的加工工艺，其特征在于，所述步骤S5中，通入氮气400sccm；偏压60V；靶材电压15V，电流180A。

8.根据权利要求2所述的钻头表面涂层的加工工艺，其特征在于，所述步骤S5还包括：提供TiAl靶持续1000s后，再提供Si靶，此时，靶材电压15V～18V，电流300A～350A，持续约500s，在所述主结构层上形成过渡层。

9.根据权利要求2所述的钻头表面涂层的加工工艺，其特征在于，所述步骤S6中，通入氮气200sccm～250sccm和乙炔；偏压40V～60V；靶材电压15V～18V，电流300A～350A，持续时间1000s；同时逐步增加乙炔的气量，由8sccm逐步增加至20sccm。