[发明专利]离子源增强电弧离子镀制备高温合金切削刀具涂层的方法

摘要

本发明公开了一种离子源增强电弧离子镀制备高温合金切削刀具涂层的方法，将高温合金切削刀具预处理后放入离子源增强电弧离子镀膜设备的真空室中的转架杆上，以矩形电弧Ti靶作为底层的Ti来源，通过调整电弧Ti靶的电流控制电弧Ti靶的溅射率；以圆形电弧CrAl靶作为制备CrAlN涂层的Cr、Al元素来源，通过调整电弧CrAl靶的电流控制电弧CrAl靶的溅射率；将高纯Ar和高纯N₂通过离子源进入真空室，其中，Ar作为离化气体，保证有效的辉光放电过程；N₂作为反应气体，使其离化并与Cr、Al元素结合，在高温合金切削刀具表面沉积形成CrAlN涂层，所制备的CrAlN涂层，其抗氧化温度为1000℃，显微硬度Hv3500，能很好满足高温合金切削刀具的耐磨损性能、抗热疲劳性能和抗氧化性能要求。

主权项

1.一种离子源增强电弧离子镀制备高温合金切削刀具涂层的方法，其特征在于，按下列步骤进行：1)将高温合金切削刀具预处理后放入离子源增强电弧离子镀膜设备的真空室中的转架杆上，该转架杆随转架台转动，或者自转，以保证镀膜过程的均匀性；2)以安置在炉体左内壁上的矩形电弧Ti靶作为底层的Ti来源，通过调整电弧Ti靶的电流控制电弧Ti靶的溅射率；以三个均匀布置在炉体右内壁上的圆形电弧CrAl靶作为制备CrAlN涂层的Cr、Al元素来源，其中，Cr、Al元素的原子成分比例为Cr/Al＝70/30，通过调整电弧CrAl靶的电流控制电弧CrAl靶的溅射率；将高纯Ar和高纯N2通过离子源进入真空室，其中，Ar作为离化气体，保证有效的辉光放电过程；N2作为反应气体，使其离化并与Cr、Al元素结合，在高温合金切削刀具表面沉积形成CrAlN涂层；3)制备工艺条件：A)高温合金切削刀具的离子源增强等离子体轰击清洗：高温合金切削刀具装入真空室后，抽真空并加热到500℃不变，镀膜前，通入10ml/min的Ar经过离子源进入到真空室，当真空室气压达到3Pa时，开偏压至‑800V对真空室的高温合金切削刀具表面进行轰击清洗，持续10分钟；B)Ti底层制备：高温合金切削刀具清洗完成后，调节Ar流量到5ml/min，离子源功率1.5KW，将真空室气压调至0.3Pa，打开矩形电弧Ti靶电源，弧电流150A，调整偏压到‑200V，制备Ti底层，持续10分钟；C)CrAlN涂层制备：Ti底层制备完成后，将偏压调整为‑150V，将离子源功率调整为2.0KW，打开N2开关，N2经过离子源进入到真空室，调整N2流量使真空室气压为0.3Pa，将矩形电弧Ti靶关闭，将圆形电弧CrAl靶打开，电流为90A，开始在Ti底层上制备CrAlN涂层，镀膜过程中真空室温度由加热器加热维持为500℃，持续60分钟；镀膜结束后关闭加热器，当真空室温度降到100℃以下时，取出带有CrAlN涂层的高温合金切削刀具。