[发明专利]Cr离子轰击改善多弧离子镀涂层性能的方法

说明书

本发明实施例提供了Cr离子轰击改善多弧离子镀涂层性能的方法，该方法中，Cr离子轰击后的TiN涂层表面粗糙度降低，Cr离子轰击TiN涂层后，在TiN涂层表面形成了一层薄薄的TiCrN固溶体，其中的Cr离子在加工过程中会氧化形成Cr₂O₃，Cr₂O₃因为具有阻止氧元素进一步向涂层内部扩散的作用，从而延长了涂层的使用寿命，由于Cr离子的轰击，使得涂层变得更加致密，同时加上Cr元素的作用，提高了涂层的耐腐蚀性能。

技术领域

本发明属于气相沉积技术领域，具体涉及Cr离子轰击改善多弧离子镀涂层性能的方法。

背景技术

真空镀膜技术又称为气相沉积技术，分为化学气相沉积(Chemical VaporDeposition，简称CVD)和物理气相沉积(Physical Vapour Deposition，简称PVD)两种类型。PVD是指在真空条件下，镀料通过多种物理方法气化成原子、分子或使其离子化成离子，并直接沉积到基体表面，PVD技术主要包括离子镀膜技术，溅射镀膜技术和蒸发镀膜技术。

离子镀膜技术是在真空室中，利用气体放电或被蒸发物质部分离子化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时，将蒸发物或反应物沉积在基体上。离子镀膜技术把辉光放电现象、等离子体技术和真空蒸发三者有机结合起来，不仅明显地改进了膜质量，而且还扩大了薄膜的应用范围。其优点是膜材广泛，沉积率高，绕射性好，薄膜附着强度高。多弧离子镀与一般的离子镀有着很大的区别，多弧离子镀采用的是弧光放电，而并不是传统离子镀的辉光放电进行沉积。简单的说，多弧离子镀的原理就是把阴极靶作为蒸发源，通过靶与阳极壳体之间的弧光放电，使靶材蒸发，从而在空间形成等离子体，对基体进行沉积。

在采用电弧离子镀技术制备涂层过程中，由于靶材表面温度高(可达10000K)，有少量的原子团从阴极(靶材)表面产生，夹杂在沉积粒子流中，并沉积在试样表面，沉积在涂层表面的原子团通常被称为熔滴或大颗粒，使得所制备涂层表面粗糙度和孔隙率增加，致使涂层质量下降。在3C行业，产品更新迭代快，对加工效率的要求极高，另外3C行业的一些零部件要求达到镜面加工效果。这些都对表面加工提出了更高的要求。离子镀造成的大颗粒缺陷，还会导致加工工件表面因产生细小划痕而不能直接使用，降低了良品率加工效率。

为了解决上述问题，现有技术中，杨木等(《离子镀中弯管磁过滤器的效率和颗粒去除效果的研究》，真空科学与技术学报，2017年12月，第37卷第12期)利用90°磁过滤器弯管，在真空多弧离子镀沉积四面体非晶碳薄膜(ta-C)过程中去除大颗粒，试验结果表明，虽然减小挡板孔径可以显著改善大颗粒过滤效果，但减小挡板孔径会使沉积速率降低。冯长杰等(《挡板尺寸对电弧离子镀TiAlN涂层微观结构和摩擦学性能的影响》，摩擦学学报，2013年11月，第33卷第6期)发现随着挡板尺寸增大，TiAlN涂层中Ti含量逐渐降低，Al含量逐渐升高，虽然涂层表面熔滴数量显著减少，但沉积速率降低。综上，现有技术中的方法均未能有效解决离子镀过程中会产生大颗粒的问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本发明提出一种Cr离子轰击改善多弧离子镀涂层性能的方法，所述方法降低了涂层表面的粗糙度，解决了离子镀过程中涂层表面产生大颗粒的问题。

根据本发明第一方面实施例的Cr离子轰击改善多弧离子镀涂层性能的方法，所述方法为：在基体表面沉积TiN涂层后，用Cr靶轰击TiN涂层表面。

本发明实施例仅以TiN涂层为例，本发明实施例的方法同样适用于多弧离子镀沉积的TiAlN、AlCrN等表面易产生大颗粒的涂层。

根据本发明实施例的Cr离子轰击改善多弧离子镀涂层性能的方法，至少具有如下技术效果：

(1)Cr离子轰击后的TiN涂层表面粗糙度降低；