[发明专利]氮铝化钛薄膜及其制备方法

说明书

本发明涉及厨具的复合涂层领域，具体公开了一种氮铝化钛薄膜及其制备方法，该制备方法在不同的气氛中依次在基材上形成第一扩散层、第二扩散层和第三扩散层，最终得到形成有包括所述第一扩散层、第二扩散层和第三扩散层的氮铝化钛薄膜的基材。本发明的方法能够去除靶中或沉积薄膜中的污染物，减少氮铝化钛薄膜中缺陷的产生，并且能够提高沉积效率和沉积的均匀性，并且该制备方法简单，易于实现，具有较高的市场应用价值。应用该制备方法制备得到的氮铝化钛薄膜沉积均匀，表面无颗粒等污染缺陷，更适合作为镀膜使用，可以广泛用于锅具、刀具等厨具产品。

技术领域

本发明涉及复合涂层，具体地，涉及一种氮铝化钛薄膜及其制备方法。

背景技术

涂层刀具已占到全部使用刀具的85％，在刀具技术处于领先地位的瑞典，车削加工使用的涂层硬质合金刀片已占到70％～80％，铣削加工也已达到50％以上。TiAlN涂层技术综合性能较高。TiAlN作为一种新型涂层材料，具有硬度高、氧化温度高、硬性好、附着力强、摩擦系数小、导热率低等优良特性。

TiAlN涂层的制备方法主要有三种，即阴极真空电弧沉积法，磁控溅射离子镀法和ABS法。阴极真空电弧沉积法的缺点是阴极弧蒸发过程非常剧烈，与蒸发过程较为平和的磁控离子溅射法相比，阴极弧蒸发过程中会产生较多金属液滴，使沉积的涂层含有较多缺陷，且表面光洁度较低。磁控溅射离子镀法的缺点是靶材沉积速率较低，易将靶中的污染物带入薄膜中，且研究发现当氮分压增加时，沉积速率会减慢。

中国专利申请201010011404.2涉及一种氮铝化钛薄膜的微波等离子体制备方法，该方法包括氮铝化钛薄膜的制备步骤和停机的步骤，主微波从微波系统中出来，通过波导及调谐装置，经过石英微波窗口到达镀膜室。1500～2300V交流电加在两个弧形金属钛靶上，使两级的气体Ar电离成等离子气团，微波将这些等离子输运到弧形钛靶上，氢气进气口为送氢气的入口，高纯铝在加热的情况下蒸发，在侧微波的辐照下呈等离子状态，通过侧微波短路板进入沉积室的衬底氮气进气口为输送氮气的进气口，氩气等离子体对钛靶金属表面离子轰击形成等离子气团，并输运到衬底上而共淀积成膜。

但是，目前的镀层涂膜均有沉积效率低、易污染的缺点，反应在生产中，即具有生产效率低、获得的沉积薄膜部分有缺陷等缺点，因此，如何保证获得硬度高、氧化温度高、硬性好、附着力强、摩擦系数小、导热率低的氮铝化钛薄膜的基础上提高沉积效率和沉积的均匀性，减少缺陷的产生是目前亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种氮铝化钛薄膜及其制备方法，所述制备方法能够去除靶中附带的污染物，减少氮铝化钛薄膜中缺陷的产生，并且提高沉积效率和沉积的均匀性，该制备方法简单，易于实现，具有较高的市场应用价值。

为了实现上述目的，本发明提供了一种氮铝化钛薄膜的制备方法，该方法包括以下步骤：(1)将Ti靶在含有氩气、氢气和氮气的混合气体的气氛中对基材进行反应溅射，以在基材上形成第一扩散层；(2)将Al靶和Ti靶在含有氩气、氢气和氮气的混合气体的气氛中对形成有所述第一扩散层的基材进行反应溅射，以在第一扩散层表面形成第二扩散层；(3)将Al靶和Ti靶在含有氩气和氮气的混合气体的气氛中对形成有所述第二扩散层的基材进行反应溅射，以在第二扩散层表面形成第三扩散层，得到形成有包括所述第一扩散层、第二扩散层和第三扩散层的氮铝化钛薄膜的基材；(4)将形成有所述氮铝化钛薄膜的基材于氩气气氛中保温。

本发明还提供一种根据前文所述的氮铝化钛薄膜的制备方法制备得到的氮铝化钛薄膜。

根据上述技术方案，该制备方法能够去除靶中或沉积薄膜中的污染物，减少氮铝化钛薄膜中缺陷的产生，并且能够提高沉积效率和沉积的均匀性，该制备方法简单，易于实现，具有较高的市场应用价值。应用该制备方法制备得到的氮铝化钛薄膜沉积均匀，无颗粒等污染缺陷，更适合作为镀膜使用。

本发明的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

具体实施方式