[发明专利]基于陶瓷基片表面制备Ti-Al-Ru-N纳米硬质薄膜的方法

摘要

本发明公开了基于陶瓷基片表面制备Ti‑Al‑Ru‑N纳米硬质薄膜的方法，本发明的Ti‑Al‑Ru‑N硬质纳米结构薄膜由Ti‑Al‑Ru‑N固溶体及弥散分布的单质Ru构成。采用高纯Ti靶，Al靶和Ru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，Ti‑Al‑Ru‑N硬质纳米结构薄膜的厚度为2~3μm。这种硬质涂层能够获得27.68GPa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0.4521。

主权项

1.基于陶瓷基片表面制备Ti‑Al‑Ru‑N纳米硬质薄膜的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一：对陶瓷基片作镜面处理，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Ti靶、Al靶和Ru靶的位置，硬质合金或陶瓷基片表面基片到Ti靶、Al靶和Ru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片表面基片与离子区；步骤四：挡板隔离好后，先开启Ti靶、Al靶和Ru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：氮气通入结束后，旋转挡板，Ti靶工作，在硬质合金或陶瓷基片表面基片上预溅射200nm的Ti过渡层，然后移开挡板，Ti靶、Al靶和Ru靶三把共焦射频反应溅射沉积生成Ti‑Al‑Ru‑N硬质纳米结构薄膜；固定溅射气压为0.3Pa，Ti靶溅射功率为120W，Ru靶溅射功率20‑150W，Al靶溅射功率为15W，溅射时间固定为2h，薄膜成形厚度为2‑3μm。