[发明专利]一种TiBx

说明书

本发明提供一种TiB_x/Cr(x＝1.9～3.5)抗氧化多层涂层的制备方法。本发明TiB_x/Cr抗氧化多层涂层的制备方法通过先在硬质合金基体表面沉积Cr过渡层，再交替沉积TiB_x插入层与Cr插入层以得到TiB_x/Cr抗氧化多层涂层，其中Cr过渡层和Cr插入层通过直流磁控溅射或高功率脉冲磁控溅射沉积而成，x＝1.9～3.5，制得的TiB_x/Cr抗氧化多层涂层因引入Cr充当扩散阻挡层，抑制B了的快速外扩散行为；又因引入纯金属Cr插入层提升了涂层的韧性及抵抗裂纹扩展的能力，使得TiB_x/Cr多层涂层及其氧化层在高温环境下可以减少裂纹数量甚至避免开裂，这些因素共同提升了TiB_x/Cr多层涂层的高温抗氧化能力。

技术领域

本发明属于金属涂层领域，涉及一种TiB_x/Cr(x＝1.9～3.5)抗氧化多层涂层的制备方法，具体涉及一种采用物理气相沉积方法在硬质合金表面制备膜-基结合力强、硬度高、抗氧化能力强的TiB_x/Cr(x＝1.9～3.5)多层涂层的方法。

背景技术

TiB₂涂层具有高硬度、强耐腐蚀性的特点，可广泛运用于加工刀具表面涂层，如加工PCB(印制电路板)用的微钻、钛合金加工刀具涂层等。然而在工业生产中TiB₂涂层往往具有B富余的特点，即为过化学计量比。在高温服役有氧环境下，富余的B会发生快速外扩散并与氧反应生成B₂O₃，该起始氧化温度一般为400～450℃，B₂O₃在450℃可转变液相，这导致极大破坏了TiB₂涂层的抗氧化能力。

解决涂层抗氧化能力差的常用方法有：引入稳定的纳米复合结构、引入氮化物保护层以及引入氧化物保护层等。结合实际应用特点，本发明采用一种简便的，即采用引入金属Cr插入层的方法，大幅提升了TiB₂涂层的抗氧化能力。

发明内容

为了克服现有技术的上述缺点与不足，本发明的目的在于提供一种TiB_x/Cr (x＝1.9～3.5)抗氧化多层涂层的制备方法，通过引入金属Cr插入层来提升TiB_x涂层的抗氧化能力。

本发明提供了一种TiB_x/Cr抗氧化多层涂层的制备方法，其包括以下步骤：

(i)先在硬质合金基体表面沉积Cr过渡层；

(ii)再使用或交替沉积TiB_x插入层与Cr插入层，得到所述TiB_x/Cr抗氧化多层涂层；

其中，Cr过渡层和Cr插入层通过直流磁控溅射(DCMS)或高功率脉冲磁控溅射(HiPIMS)沉积而成，x＝1.9～3.5。

作为本发明制备方法的优选实施方式，沉积所述Cr过渡层和Cr插入层时， Cr靶材的电流密度为0.8～1.2A/cm²。

作为本发明制备方法的优选实施方式，沉积所述Cr过渡层和Cr插入层时，沉积偏压为0～-200V。

作为本发明制备方法的优选实施方式，所述Cr插入层单层厚度为0～20nm。

作为本发明制备方法的优选实施方式，将所述硬质合金基体加热至300～500℃，并抽取沉积腔室内气体至真空度低于0.5mPa后，通入Ar气，设定Ar气流量为350～450sccm，调节沉积腔室内环境压力至0.1～0.8Pa，之后开始沉积所述TiB_x/Cr抗氧化多层涂层，沉积过程中维持基体温度为300～500℃，沉积腔室内环境压力为0.1～0.8Pa。