[发明专利]一种用于金属阀门的PVD复合涂层及涂镀工艺

摘要

本发明提供一种用于金属阀门的PVD复合涂层及涂镀工艺，属于材料表面改性、PVD技术领域。该PVD复合涂层包括0.9～1.2μm的TiN中间过渡层、1.8～2.4μm的AlN层、0.9～1.2μm的SiN层和0.9～1.2μm的CrN层，其具体制作工艺如下1)阀门工件的表面清洁预处理；2)阀门工件的预加热；3)阀门工件的等离子刻蚀；4)在旋转运动的阀门工件表面涂镀(Ti，Al，Si，Cr)N系复合涂层。本发明的PVD复合涂层，兼顾耐腐蚀和耐磨损性的需求，可延长阀门使用寿命3～4倍，其硬度≥HV 2900，涂厚度为4.5～6.0μm，耐热温度为900℃，摩擦系数为0.3，薄的涂层厚度可保证基体在不影响原来尺寸的情况下提高各理化性能，其价格低廉、涂镀工艺简单、加工制造方便。

主权项

一种用于金属阀门的PVD复合涂层，其特征在于，该PVD复合涂层包括TiN中间过渡层、AlN层、SiN层和CrN层，其硬度≥HV 2900，涂层总厚度控制在4.5～6μm，其中TiN中间过渡层厚度控制在0.9～1.2μm，AlN层厚度控制在1.8～2.4μm，SiN层厚度控制在0.9～1.2μm，CrN层厚度控制在0.9～1.2μm；该PVD复合涂层的涂镀工艺，具体步骤包括如下：1)阀门工件的表面清洁预处理；2)阀门工件的预加热：将表面清洁预处理的阀门工件放入PVD镀膜专用设备中；待真空度达到＜‑5Pa后，对阀门工件进行预热；3)阀门工件的等离子刻蚀：充入惰性气体氩气至分压为4.3Pa，加负偏压200V至360V，进行辉光清洗；关掉氩气，充入氮气至分压为0.3Pa，负偏压由25V递减至18V，启动阴极电弧Ti靶，进行弧光清洗；4)在旋转运动的阀门工件表面涂镀(Ti，Al，Si，Cr)N系PVD复合涂层TiN中间过渡层的镀制：关闭步骤3)中开启的阴极电弧Ti靶，保持氩气的通入，同时通入氮气至氮气分压为8Pa，关闭氩气气源，至少15次开启阴极电弧Ti靶，Ti靶个数为1，靶电流为13～16A，时间为2～3分钟，负偏压为15～18V，占空比为15～30％，其涂层厚度为0.9～1.2μm；AlN层的镀制：关闭阴极电弧Ti靶，保持氮气分压为0.2Pa，关闭氩气气源，分至少30次开启阴极电弧Al靶，Al靶个数为1，靶电流为15～18A，时间为2～3分钟，负偏压为20～23V，占空比为15～30％，其涂层厚度为1.8～2.4μm；SiN层的镀制：关闭阴极电弧Al靶，保持氮气分压为0.2Pa，关闭氩气气源，分至少30次开启阴极电弧Si靶，Si靶个数为1，靶电流为19～21A，时间为2～3分钟，负偏压为25～28V，占空比为15～30％，其涂层厚度为0.9～1.2μm；CrN层的镀制：关闭阴极电弧Si靶，保持氮气分压为0.2Pa，关闭氩气气源，分至少15次开启阴极电弧Cr靶，Cr靶个数为1，靶电流为13～16A，时间为2～3分钟，负偏压为25～28V，占空比为15～30％，其涂层厚度为0.9～1.2μm。