[发明专利]基于氮化钛复合膜及其制备方法在审
申请号: | 201811059410.8 | 申请日: | 2018-09-12 |
公开(公告)号: | CN108823544A | 公开(公告)日: | 2018-11-16 |
发明(设计)人: | 杨杰平 | 申请(专利权)人: | 杨杰平 |
主分类号: | C23C14/35 | 分类号: | C23C14/35;C23C14/32;C23C14/06;C23C14/02 |
代理公司: | 暂无信息 | 代理人: | 暂无信息 |
地址: | 215000 江苏省苏州市*** | 国省代码: | 江苏;32 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 制备 氮化钛层 膜层 磁控溅射 结构膜层 阴极电弧 氮化钛 复合膜 高硬度 结合力 支撑层 致密 磁控溅射技术 阴极电弧技术 高致密性 混合物层 基材表面 交错堆叠 交替堆叠 结构致密 金属底层 硬质涂层 保证 | ||
1.基于氮化钛复合膜,其特征在于:包括由基材(4)表面向外依次形成的金属底层(1)、支撑层(2)及氮化钛层(3),所述底层(1)是采用阴极电弧技术制备,所述支撑层(2)采用磁控溅射技术制备,所述氮化钛层采用磁控溅射和阴极电弧技术制备的功能层,所述氮化钛层(3)的厚度在1~5μm之间。
2.根据权利要求1所述的氮化钛复合膜,其特征在于:所述金属底层(1)是Cr层、Ti层或Ni层中的一种,并通过阴极电弧技术制备,其厚度在0.2~0.8μm之间。
3.根据权利要求2所述的氮化钛复合膜,其特征在于:所述支撑层(2)的厚度在0.8~2μm之间。
4.根据权利要求3所述的氮化钛复合膜,其特征在于:所述支撑层(2)中的膜层是CrN层或者是AlTiN层,并通过磁控溅射技术制备。
5.根据权利要求1-4任一所述的氮化钛复合膜,其特征在于:所述氮化钛层(3),通过磁控溅射和阴极电弧技术共同工作来完成制备。
6.基于氮化钛复合膜的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:
S1,将基材清洗后放入真空腔内,进行等离子体刻蚀;
S2,在0.3~1.2Pa的工艺真空度下,以Cr、Ti或Ni为靶材,在经过清洗的基材表面采用阴极电弧技术制备一层金属底层(1);
S3,在1.0~2.0Pa的工艺真空度下,开启Cr或TiAl靶材的磁控溅射溅射电源,在金属底层(1)表面形成支撑层(2);
S4,在2.0-4.0Pa的工艺真空度下,以两种不同结构的Ti靶材为靶材,同时开启阴极电弧电源和磁控溅射电源,在支撑层(2)上形成1~5μm的TiN层(3)。
7.根据权利要求6所述的基于氮化钛复合膜的镀膜方法,其特征在于:所述S1步骤包括如下过程:
S11,将基材放入碱性溶液中超声波清洗;
S12,将经过S11步骤的基材在过滤纯水中超声波震荡清洗;
S13,将经过S12步骤的基材在烘干箱中完成烘干;
S14,将经过S13步骤的基材放入真空腔后,开始将真空腔抽真空,达到3×10-3Pa的真空度后,开启加热器加热保持400℃,然后通入氩气,并继续抽真空,保持工艺真空度为0.3~1.0Pa,开启电子束,电压为1000V~1500V,开启偏压电源,偏压电源设定在1000V~1500V,对基材进行60~120min的离子刻蚀。
8.根据权利要求7所述的基于氮化钛复合膜的制备方法,其特征在于:在S2步骤中,所述Cr、Ti或Ni靶材的阴极电弧电源的功率控制在1~3kW之间,且工件上施加-80V~-1000V的负偏压,沉积时间为10~40min,形成的金属底层的厚度在0.2μm ~0.8μm之间。
9.根据权利要求8所述的基于氮化钛复合膜的制备方法,其特征在于:在S3步骤中,所述Cr或TiAl靶材的磁控溅射电源功率2~3.5kW之间,且工件上施加-50V~-500V的负偏压。
10.根据权利要求9所述的基于氮化钛复合膜的制备方法,其特征在于:在S3步骤中,所述采用磁控溅射技术沉积的时间为60~100min,形成的支撑层的厚度在0.8~2μm之间。
11.根据权利要求6-10任一所述的基于氮化钛复合膜的制备方法,其特征在于:在S4步骤中,所述Ti靶材的电弧电源的功率为500~1500W,磁控溅射靶电源的功率是1000~3000W,沉积时间为60~200min。
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