[发明专利]PVD技术制备超硬纳米复合多层涂层的工艺

摘要

本发明涉及涂层技术领域，具体涉及PVD技术制备超硬纳米复合多层涂层的工艺，该PVD技术制备超硬纳米复合多层涂层的工艺，包括以下步骤：a、工模具表面的预处理；b、工模具的预加热；c、工模具表面的清洗刻蚀；d、TiN膜层的镀制；e、(TiN+CrN)膜层的镀制；f、CrAlN膜层的镀制。该工艺所制备的超硬纳米复合多层涂层的内应力小，从而使得所镀制的超硬纳米复合多层涂层与工模具表面的结合强度好，结合力>75N；而且，镀制了超硬纳米复合多层涂层的工模具具有红硬性高、抗氧化性高、耐磨性高和价格低的特点。

主权项

PVD技术制备超硬纳米复合多层涂层的工艺，其特征在于，它包括以下步骤：a、工模具表面的预处理：将工模具放入碱性金属清洗液中煮沸，然后室温下将工模具放入装有碱性金属清洗液的超声清洗机中进行超声处理，然后放入纯乙醇溶液中脱水处理后干燥；b、工模具的预加热：将经过表面预处理的工模具放入镀膜炉中，通入Ar气，启动空心阴极电子枪和炉体内的加热装置，空心阴极电子枪的直流等离子体电弧直接照射工模具的表面以达到加热的目的；c、工模具表面的清洗刻蚀：通入Ar气，调整空心阴极电子枪的电流值，对工模具施加脉冲偏压；启动阴极多弧Ti靶，阴极多弧Ti靶溅射出来的Ti离子在电场作用下轰击工模具表面，在高能电子和Ti离子的共同作用下清洗刻蚀工模具表面；d、TiN膜层的镀制：关闭步骤c中启动的阴极多弧Ti靶，保持步骤c中Ar气的通入，同时通入N2气，然后聚焦空心阴极电子枪的直流电弧于坩埚，先蒸发坩埚中的金属Ti后，关闭空心阴极电子枪，同时关闭Ar气源；分至少两次启动阴极多弧Ti靶，然后对工模具施加脉冲偏压后关闭阴极多弧Ti靶，从而在工模具表面覆盖了TiN膜层；其中，TiN膜层作为镀制于工模具表面的最内层，TiN膜层的厚度占所述纳米复合多层涂层总厚度的5%~10%；e、 (TiN+CrN)膜层的镀制：继续通入N2气，分至少两次启动阴极多弧Cr靶，对工模具施加脉冲偏压后关闭阴极多弧Cr靶；然后调节N2气流量，分至少两次启动阴极多弧Ti靶，对工模具施加脉冲偏压后关闭阴极多弧Ti靶，从而在工模具表面覆盖了(TiN+CrN)膜层；其中，(TiN+CrN)膜层作为镀制于工模具表面的中间层，(TiN+CrN)膜层的厚度占所述纳米复合多层涂层总厚度的55%~75%；其中，在所述(TiN+CrN)膜层中，TiN的相对含量为55%~65%，CrN的相对含量为35%~45%；f、CrAlN膜层的镀制：调节N2气流量，分至少两次启动阴极多弧Al靶，对工模具施加脉冲偏压后关闭阴极多弧Al靶；再次调节N2气流量，分至少两次启动阴极多弧Cr50Al50合金靶，对工模具施加脉冲偏压后关闭阴极多弧Cr50Al50合金靶，从而在工模具表面覆盖了CrAlN膜层；其中，CrAlN膜层作为镀制于工模具表面的最外层，CrAlN膜层的厚度占所述纳米复合多层涂层总厚度的15%~40%；其中，所述CrAlN膜层为梯度(CrxAl1‑x)N膜，其中，x=0~0.5，且x≠0。