[发明专利]一种硬质合金表面磁控溅射复合技术沉积W-N硬质膜的方法

摘要

本发明公开了一种硬质合金表面磁控溅射复合技术沉积W‑N硬质膜的方法。该方法先将基体研磨、抛光、超声清洗，然后对其表面进行离子清洗与刻蚀，而后在硬质合金表面沉积致密W‑N硬质膜过渡层，接着在过渡层上原位沉积W‑N硬质膜。本发明利用电弧增强辉光放电技术清洁基体表面，大幅度提高膜基结合力，其次在基体表面利用高功率脉冲磁控溅射技术沉积一层致密的W‑N硬质膜过渡层，进一步增强硬质膜结合强度，同时充当良好的热屏障和化学屏障。最终制备出摩擦性能优异、硬度高、表面平整、化学稳定性良好的W‑N硬质膜，有效提高硬质合金工件的综合性能和使用寿命。该硬质膜制备可控，制备方法简单，节能环保，易于实施，适合推广应用。

主权项

1.一种硬质合金表面磁控溅射复合技术沉积W‑N硬质膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：1)基体表面预处理，将基体放入无水乙醇中进行超声清洗，热风吹干后装夹在可三维旋转的行星架上，送入腔室；2)将所述腔室抽真空，通过机械泵和分子涡轮泵抽至本底真空4×10‑5mbar以下，红外加热管的设置温度500～600℃，去除腔室和基体表面易挥发杂质；3)基体表面离子刻蚀，向所述腔室内连续通入高纯Ar，同时保持腔室内加热器温度恒定，基体加负偏压，采用电弧增强型辉光放电技术，进行离子清洗与刻蚀，去除硬质合金基体表面的氧化皮和疏松层；4)沉积W‑N硬质膜过渡层，向所述腔室内连续通入高纯N2和高纯Ar，同时保持腔室内加热器温度恒定，基体加负偏压，采用高功率脉冲磁控溅射技术，进行5～30min的镀膜处理，沉积50～150nm的W‑N硬质膜作为过渡层；5)过渡层制备结束，继续向腔室内连续通入高纯N2和高纯Ar，同时保持所述腔室内加热管温度恒定，基体加负偏压，采用直流磁控溅射技术，原位进行20～120min的镀膜处理，沉积500～4000nm的W‑N纳米硬质膜；6)冷却取样，镀膜结束后，开启炉体循环冷水系统冷却，待腔室在真空状态下冷却后即可打开腔室，取出工件。