[发明专利]一种在CBN刀具材料上涂层的方法

说明书

本发明公开了一种在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；其中在上述步骤一中，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；该一种在CBN刀具材料上涂层的方法，操作简单，成本低，采用柱形弧技术，高硬度涂层在CBN刀片上运用对硬件的了解与工艺参数设计的结合得出能提高附着性于CBN材料上，使得附着强度能与钢材相媲美，薄膜硬度极高，有良好的耐磨耗性及抗高温的优点，因此适用于超硬干式切削加工，且该发明工艺简单严谨，原料便宜成本低廉，大大节约了生产成本。

技术领域

本发明涉及CBN刀具材料技术领域，具体为一种在CBN刀具材料上涂层的方法。

背景技术

CBN材料硬度高与钻石原子构造相仿，化学性质也相若，其导电性不佳的特性使得PVD涂层的附着力难以达到较好的提升，由于导电性差在产品上提供的负偏压无法有效进行离子轰击清洗以及进行有效的正离子植入被覆，一般传统的PVD涂层制程作法是不能附着足够的强度在CBN材料上，以致于涂层的内应力大于附着强度而使薄膜与CBN基材剥离了，目前市场上能够把CNB材料被覆PVD高硬涂层技术做好的厂家极少且集中在国外的刀片大厂上，无法控制离子清洗、离子植入附着及涂层内应力的过程；针对这些缺陷，设计一种在CBN刀具材料上涂层的方法是很有必要的。

发明内容

本发明的目的在于提供一种在CBN刀具材料上涂层的方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：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：