[发明专利]一种氮化钛铝锆铌氮梯度硬质反应膜的制备方法

摘要

一种氮化钛铝锆铌氮梯度硬质反应膜的制备方法，其制备方法依次包括：1、沉积技术及靶材成分的确定；2、工件的选择与前处理；3、预轰击工艺的确定；4、沉积工艺的确定；5、真空加热处理；6、工件旋转。本发明降低了镀膜成本，保证了膜层高附着力、高硬度和高热震性的同时实现，减小了膜层内应力，并具有良好的稳定性和可重复性。

主权项

一种氮化钛铝锆铌氮梯度硬质反应膜的制备方法，其特征是：其制备方法依次包括：（1）、沉积技术及靶材成分的确定：确定多弧离子镀作为氮化钛铝锆铌氮梯度硬质反应膜的制备技术，选用两个不同方位且成90度配置的弧源同时起弧沉积，其中一个弧源为纯度99.9%的商用钛铌合金靶，钛铌合金靶的原子比为Ti:Nb=75:25；另一个弧源为纯度99.9%的商用钛铝锆合金靶，钛铝锆合金靶的原子比为Ti:Al:Zr=71:18:11；（2）、工件的选择与前处理：选择商用高速钢作为工件材料，在放入镀膜室进行镀膜前，使用金属洗涤剂对工件进行常规去油、去污处理并进行表面抛光处理，最后分别用丙酮和乙醇进行超声波清洗，电吹风吹干以备用；（3）、预轰击工艺的确定：指为获得多弧离子镀氮化钛铝锆铌氮梯度硬质反应膜而在沉积之前进行的离子轰击工艺，当镀膜室背底真空度达到8.0´10^‑3帕、温度达到200°C时充入氩气，使镀膜室真空度达到2.5´10^‑1 帕，开启两弧源，分别保持弧电流在60安培和55安培，进行离子轰击10~12分钟，轰击偏压从350伏逐渐增加到400伏；（4）、沉积工艺的确定：指为获得多弧离子镀技术制备氮化钛铝锆铌氮梯度硬质反应膜而采用的沉积工艺，镀膜过程分为三个阶段，第一步，将镀膜室内的氩气压强保持在2.5´10^‑1 帕，钛铝锆合金靶和钛铌合金靶的弧电流分别置于60安培和55安培，工件偏压为150~200伏，沉积时间5~8分钟；第二步，向镀膜室内通入氮气，使其分压强达到1.5´10^‑1 帕，然后调整氩气流量，使混合气体总压强保持在2.8´10^‑1 帕，钛铝锆合金靶和钛铌合金靶的弧电流分别置于60安培和55安培，工件偏压为150~200伏，沉积时间20分钟；第三步，关闭氩气入口，使氩气流量为0，氩气分压为0，并继续增加氮气流量，使其压强达到2.8´10^‑1 帕，钛铝锆合金靶和钛铌合金靶的弧电流分别置于60安培和55安培，工件偏压为150~200伏，沉积时间30分钟；（5）、真空加热处理：包括工件加热和膜层烘烤，工件加热方式采用电热体烘烤加热，在镀膜室背底真空达到3.0´10^‑2帕时开始工件加热，升温速度保持在3~5°C /分钟，一小时后可以达到180°C；膜层烘烤是指沉积过程结束后对所沉积的氮化钛铝锆铌氮梯度硬质反应膜进行后加热烘烤，采用小电流进行微加热10~15分钟，电流逐渐从70安培降低到50安培；（6）、工件旋转：在工件加热、离子轰击、膜层沉积、膜层烘烤的整个过程中一直保持工件旋转，转速为4~6转/分钟。