[发明专利]基于硬质合金或陶瓷基体表面制备V-B-Al-N纳米硬质薄膜的方法

摘要

本发明公开了基于硬质合金或陶瓷基体表面制备V‑B‑Al‑N纳米硬质薄膜的方法，本发明的V‑B‑Al‑N硬质纳米结构薄膜由V‑B‑Al‑N固溶体及非晶B3N4构成。采用高纯V靶、B靶和Al靶共焦射频反应溅射，沉积在高速钢等硬质合金或陶瓷基体上，V‑B‑Al‑N硬质纳米结构薄膜的厚度为2~3μm，薄膜中薄膜Al的相对含量（Al/(V+B+Al)）为1.29～38.82%，B相对含量（B/(V+Al+B)）大致稳定在8%。这种硬质涂层能够获得24.00GPa的高硬度，兼具优异的摩擦磨损性能，室温干切削实验下，其摩擦系数为0.4977；700℃干切削实验下平均摩擦系数为0.3553。

主权项

1.基于硬质合金或陶瓷基体表面制备V‑B‑Al‑N纳米硬质薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：将硬质合金或陶瓷基体表面基片表面作镜面处理，并置于复合型高真空多靶磁控溅射设备的镀膜舱内，镀膜舱内预先设定好V靶、B靶和Al靶的位置，硬质合金或陶瓷基体表面基片到V靶、B靶和Al靶的距离固定在11cm；步骤二：对复合型高真空多靶磁控溅射设备的镀膜舱进行抽真空操作，真空室本底真空度优于6.0×10‑4Pa后向真空室中通入纯度为99.999%的Ar2和N2起弧；步骤三：在沉积薄膜之前通过挡板隔离硬质合金或陶瓷基体表面基片与离子区；步骤四：挡板隔离好后，先开启V靶、B靶和Al靶，各靶进行10min预溅射以除去靶材表面的氧化物杂质，其中纯度为99.999%的N2作为反应气体进行沉积；步骤五：旋转挡板，V靶工作，在硬质合金或陶瓷基体表面基片上预溅射200nm的V过渡层，然后移开挡板，V靶、B靶和Al靶三把共焦射频反应溅射沉积生成V‑B‑Al‑N硬质纳米结构薄膜；固定溅射气压为0.3Pa，V靶溅射功率为250W，B靶溅射功率20W，Al靶溅射功率为15‑150 W，溅射时间固定为2h，薄膜成形厚度为2‑3μm。