[发明专利]一种在CBN刀具材料上涂层的方法

权利要求书

1.一种在CBN刀具材料上涂层的方法，包括步骤一，CBN加工；步骤二，离子轰击清洗；步骤三，打底层长晶；步骤四，过渡承载层；步骤五，涂层阶段处理；其特征在于：

其中在上述步骤一中，CBN加工包括以下步骤：

1)人工检测CBN刀具材料的性质与样式，选择合适的CBN刀具材料上涂层靶材原料，并将靶材原料放入等离子枪中；

2)开启等离子枪，使其温度加热至1*10⁴℃，再将其通入反应气体N₂，随后静置沉积，即可得到CBN刀具材料上涂层靶材；

其中在上述步骤二中，离子轰击清洗包括以下步骤：

1)氩气离子轰击在490℃的高温下通以氩气100sccm，使用一号靶为钛Ti靶作为蒸发源，使用二号靶为铝靶作为钛靶的阳极端，当蒸发源起动设置100～110A的定电流输出，所产生的大量电子将往二号靶阳极磁场方向形成有方向性的辉光放电，产生15～20A的电子流，辉光区域产生大量的氩离子，氩离子带正电荷，正的氩离子被负电场所吸引往产品方向冲击，产品上的负载此时为负的500～400V，强的电场吸引正离子会集中在产品的尖端及外缘，一定时间后25～35min后CBN的表面获得平坦安定的表面结构；

2)氩气离子轰击是产生更高的轰击离子，轰击产品的内部表面，此时产品氩气提高至300sccm，偏压由400V降为300V，电子流由55A升为60A，此时产生更高的氩气游离，产品获得的轰偏电流约在2～4A渐升，时间约维持20～30min，在产品的尖端及凹面处都获得足够得清洁力度；

3)氩气降至30sccm，产品的轰偏电压提升至800V高压脉冲30kHz，蒸发源起动设置85～100A的定电流输出，此时负载产品上有3.5～4.5A的轰偏电流，带能量的钛原子、离子不断的往基板冲击，将产品表面难处理的氧化层打掉并同时有极少量的钛离子植入基板表面，核成长约5～10nm；

其中在上述步骤三中，打底层长晶包括以下步骤：

1)产品基底采用铬打底，开始涂层之前所有侧向靶源在遮板保护下必须经过烧靶2～3min的过程，使得冷却靶面获得充分的清洁，去除靶面外表薄皮与溢气，钛靶蒸发源起动设置110～130A，通氮气少许，产品的轰偏电压降为110～100V，脉冲30kHz，此时再高温480～500℃，

低气压0.7～0.9pa下爆发生长氮化钛2～3min，即可得到强劲的附着强度；

2)钛靶蒸发源由130A渐升式至170A，轰偏电压由100V降为60V，氮气由300sccm升高到450sccm，真空压力由1pa提高至2pa，约5～8min的氮化钛，此时氮化钛薄膜的硬度也由1500HV堤升至2000HV；

其中在上述步骤四中，过渡承载层包括以下步骤：

1)CBN刀片涂层由中铝钛渐进斜坡形成高铝钛层最后形成氮铝钛硅，氮铝钛硅进行25～35min，薄膜成长约0.7～1.0um，钛靶蒸发源在165～175A，铝靶蒸发源在100～110A，钛硅蒸发源在100～110A，轰偏电压60～45V，氮气400～450sccm，气体压力优先1.75～2.0pa；

2)渐变模式最终定在钛靶蒸发源125～115A，铝靶蒸发源在160～170A，钛硅蒸发源在110～120A，轰偏电压40～35V，氮气500sccm，气压4.0pa，承载层的硬度达到3000～3500HV；

其中在上述步骤五中，涂层时间依产品需求给予不同厚度，一般约30～40min，薄膜厚度约0.5～0.8um，薄膜硬度高达4000HV，延伸上层的参数钛靶蒸发源降到115～90A，随后降至0A，铝靶蒸发源在170～95A，随后降至0A，钛硅蒸发源在100～170A，轰偏电压40～42V，氮气450～500sccm，气体压力4.5～4.8pa，即可完成CBN刀具材料上涂层。

2.根据权利要求1所述的一种在CBN刀具材料上涂层的方法，其特征在于：所述步骤一1)中离子枪使用前需要进行清洗除尘。

3.根据权利要求1所述的一种在CBN刀具材料上涂层的方法，其特征在于：所述步骤二1)中轰击产生的轰偏电流约在2A稳定。

4.根据权利要求1所述的一种在CBN刀具材料上涂层的方法，其特征在于：所述步骤三1)中也可以采用钛或氮化合金打底。