[发明专利]一种铝合金表面高硬耐磨TiN/TiAlSiN复合涂层及其制备方法在审

专利信息
申请号: 201911008813.4 申请日: 2019-10-21
公开(公告)号: CN110670029A 公开(公告)日: 2020-01-10
发明(设计)人: 张高会;汪阳;汪凯;李红卫;李凤鸣;乔宪武 申请(专利权)人: 中国计量大学
主分类号: C23C14/32 分类号: C23C14/32;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/16
代理公司: 暂无信息 代理人: 暂无信息
地址: 310018 浙江省杭*** 国省代码: 浙江;33
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摘要:
搜索关键词: 铝合金表面 复合涂层 过渡层 铝合金 耐磨 耐磨性 交替沉积 多弧离子镀 铝合金硬度 合金靶 单质 沉积 制备
【权利要求书】:

1.铝合金表面高硬耐磨TiN/TiAlSiN复合涂层,其特征在于,包括铝合金、Ti、TiN和TiAlSiN层,所述Ti层作为过渡层镀在铝合金表面,所述TiN层与TiAlSiN层交替沉积在Ti过渡层之上。

2.如权利要求1所述铝合金表面高硬耐磨TiN/TiAlSiN复合涂层,其特征在于,所述Ti、TiN和TiAlSiN层是通过多弧离子镀工艺在铝合金表面镀成。所述Ti层由99.99%Ti单质靶所得,所述TiN层由99.99%的单质Ti靶与N2反应而得,所述TiAlSiN层由55%Ti-35%Al-10%Si合金靶与N2反应而得。

3.如权利要求1所述铝合金表面高硬耐磨TiN/TiAlSiN复合涂层,其特征在于,包括以下步骤:

(1)将铝合金切割制样,得到5mm×5mm×3mm的块状样品,用水砂纸由800#、1000#、1500#进行逐级打磨,再用Cr2O3抛光液进行抛光;然后将样品放入乙醇中超声清洗,清洗后用乙醇冲洗、烘干放进镀膜真空室;

(2)通过位于镀膜真空室内的多弧离子镀膜机和99.99%Ti单质靶和55%Ti-35%Al-10%Si合金靶在经步骤(1)处理后的样品上沉积Ti过渡层、TiN/TiAlSiN复合涂层;具体包括以下步骤:

(2-1) 将样品放在设置好的靶材中间,一侧的靶材为Ti单质靶,另一侧的靶材为Al-Ti-Si合金靶,且两靶材到样品的水平距离均为23cm;真空抽至1.3×10-3Pa时,将镀膜真空室的腔体加热至200℃,真空抽至≤1 .0×10-3Pa,进行辉光清洗5min;

(2-2)沉积Ti过渡层:控制基片将样品旋转至Ti单质靶正前方,开启Ti单质靶,其余靶材关闭,靶电流控制在70-80A,负偏压控制在200-300V,通入惰性气体Ar气,工作压强控制在2.0-2.5Pa,沉积时间为5min,沉积的Ti过渡层厚度为1.0-2.0μm;

(2-3)沉积TiN层:通入N2作为反应气体,工作压强控制在2.0-2.5Pa,Ti单质靶电流保持在70-80A,Ti单质靶的负偏压控制在200-300V,保持氮氩气流量比在1:1-2:1,沉积时间为3-7min得到沉积的TiN层厚度为0.5-1.5μm;

(2-4)沉积TiAlSiN层:Ti单质靶关闭,控制基片将样品旋转至Ti-Al-Si合金靶正前方,开启Ti-Al-Si合金靶,Ti-Al-Si合金靶电流控制在75-85A,负偏压均控制在200-300V,保持氮氩气流量比2:1,工作压强控制在2.0-2.5Pa,沉积时间3-7min,沉积的TiAlSiN层厚度为0.5-1.5μm;

(2-5)周期循环步骤(2-3)、(2-4),沉积1h;

(2-6)沉积结束后,关闭氮气和氩气,关闭电弧电源,使真空腔内温度自然冷却,然后取出沉积有Ti过渡层、TiN/TiAlSiN复合涂层的样品,制备完毕。

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