[发明专利]异形钢筘表面高硬、低摩擦Cr/CrCN梯度涂层工艺

摘要

本发明公开了一种在高速织机用异形钢筘表面沉积高硬、低摩擦系数Cr/CrCN梯度涂层的工艺。该工艺包括镀前处理、偏压反溅清洗和采用弧离子增强反应磁控溅射仪在外形复杂、齿缘弧角大、厚度薄的异形钢筘表面沉积Cr/CrCN耐磨梯度涂层等步骤。本发明沉积的Cr/CrCN梯度涂层硬度可达2400HV，摩擦系数可低至0.11，因此不仅具有高硬质，低摩擦系数，而且还具有涂覆均匀性好，良好的韧性，可实现异形钢筘表面涂层体结构和功能的协调统一，从而有效提高涂层与异形钢筘基体整体部件的性能及使用寿命。

主权项

1.一种异形钢筘表面高硬、低摩擦系数Cr/CrCN梯度涂层工艺，其特征在于包括以下工艺步骤：(1)镀前处理将异形钢筘经研磨抛光后放至除油剂中，用超声波搅拌清洗30-40分钟，去除钢筘表面油污后经去离子水漂洗20分钟，随后酸洗出光，再用去离子水将酸液漂洗干净，取出后于真空干燥器中干燥，真空度＜10-2Pa，温度100℃；(2)偏压反溅清洗将上述处理后的钢筘置于弧离子增强反应磁控溅射仪的真空炉腔内，用偏压反溅清洗10分钟，其反溅偏压工作电压为-500V，工作气氛为Ar，工作真空度为0.3Pa；(3)沉积硬质纳米晶Cr过渡层采用弧离子增强反应磁控溅射仪，将上述处理后的钢筘表面预先沉积厚度为2-2.5μm的纳米晶Cr过渡层；所用靶材为2个磁控Cr靶，1个柱弧Cr靶，反应室基底真空度5×10-3Pa，工作气氛Ar，工作真空度0.3-0.4Pa；沉积偏压-50至-200V，Cr靶溅射功率2.5-3.5KW；Cr柱靶弧电流60-70A，沉积温度200℃，沉积时间10分钟；(4)沉积CrCN梯度硬质耐磨涂层采用弧离子增强反应磁控溅射仪，在上述沉积纳米晶Cr过渡层钢筘表面再沉积CrCN涂层，所用靶材为2个磁控Cr靶，2个磁控C靶，1个柱弧Cr靶，在不间断真空镀膜状态下，通过Cr靶溅射功率由3.6kW逐渐调小至1KW和Cr柱靶弧电流由50A逐渐调小至10A，以调控Cr在CrCN涂层中含量由里朝外逐步递减变化；还通过C靶溅射功率由0KW逐渐增大至5KW，以实现C在CrCN涂层中含量由里朝外逐步递增变化；其真空室中反应气体N2流量先开启后逐渐增加至60sccm，最后再逐渐降低至0sccm，反应室基底真空为5×10-3Pa，工作气氛为Ar和N2，沉积气压为0.35-0.45Pa，沉积温度200℃，沉积时间2小时；沉积偏压在-50--200V之间可调，此时即完成在钢筘基体表面沉积高硬、高韧、低摩擦系数的Cr/CrCN耐磨梯度涂层；(5)去应力、矫正变形处理所述钢筘基片表面经Cr/CrCN梯度涂层沉积完成后，在不间断真空条件下，温度为200-300℃保温30分钟，随炉自然冷却后取出即可。