[发明专利]采用多弧离子镀制备(TiAlZr)N超硬涂层的方法

摘要

一种采用多弧离子镀技术制备(TiAlZr)N超硬涂层的方法，它依次包括：1.沉积技术的确定；2.靶材成分的确定；3.合金靶的制备；4.工件(基片)的选择与前处理；5.过渡层的获得；6.电弧源数量的确定；7.对工件进行加热；8.沉积工艺的确定；9.对镀膜工件进行烘烤；10.工件旋转等。本发明可形成一个TiAlZr合金靶并确定了TiAlZr合金靶中Ti、Al、Zr三个元素的成分变化范围，使制备的(TiAlZr)N超硬涂层具有附着力强(≥180N)、硬度高(≥HV3000)等特点。

主权项

1.一种采用多弧离子镀技术制备(TiAlZr)N超硬涂层的方法，其特征是：本发明的方法依次包括：(1)、确定沉积技术：确定多弧离子镀作为(TiAlZr)N超硬涂层的制备技术；(2)、靶材成分设计：采用Ti，Al，Zr三组元合金作为阴极靶材，合金成分中Al重量百分比为(10～20％)、Zr重量百分比为(10～30％)，并且Al和Zr的重量百分比之和在30％～40％之间，其余为Ti，Ti的重量百分比为(60～70％)；(3)、合金靶的制备：采用高纯海绵钛(99.99％)、采用高纯铝(99.99％)、以及高纯钛锆中间合金(99.99％)进行三次真空熔炼，得到合金锭，然后按照多弧离子镀设备所要求的靶材尺寸加工成阴极靶；(4)、工件(基片)的选择与前处理：先使用金属洗涤剂对工件进行常规去油、去污处理并进行表面抛光处理，然后用乙醇进行超声波清洗，电吹风吹干，再将工件放入镀膜室进行镀膜；(5)、过渡层的获得：在沉积之前进行10分钟离子轰击(在清洗、活化工件表面的同时)，获得一个具有过渡成分的薄层，过渡层厚度约为0.2～0.3微米；(6)、确定电弧源数量：镀膜时使用两个不同方位且成90度配置的弧源同时起弧；(7)、对工件进行加热；(8)、沉积工艺的确定：当镀膜室背底真空达到8×10-3P、温度达到240～300℃时冲入反应气体N2，镀膜室真空度达到(1.8～2.5)×10-1P，开启弧源，进行离子轰击清洗10分钟，轰击偏压从400V逐渐降低到250V，然后进行(TiAlZr)N超硬涂层沉积，镀膜工艺参数为偏压为150V、氮气压力为(1.8～2.5)×10-1P、弧电流保持在(50～60)A、沉积时间40～60分钟；(9)、对镀膜工件进行烘烤；(10)、进行工件旋转：在工件加热、离子轰击、膜层沉积、膜层加热的整个过程中一直保持工件旋转，转速为4～6转/分钟。