[发明专利]高硅超硬PVD涂层制备工艺

摘要

本发明提供一种高硅超硬PVD涂层制备工艺，具体步骤：1.工件表面的预处理,2.装夹及载入工件；3.炉腔抽真空；4.工件加热；5.靶材及工件的刻蚀清洗；6.高硅涂层的制备；7.工件冷却。本发明通过控制镀膜炉腔的真空度、基体的偏压、氮气的流量以及靶电流等，获得高硅超硬PVD涂层。反应气体氮气（N2）的流量范围为130-210sccm，基体偏压范围为40-120V，炉腔真空度范围为0.005-0.060mbar。通过改变组成涂层元素的成分，得到高的硅元素含量，使涂层具有更高的强度、硬度、耐磨性、高温稳定性和耐蚀性能。该工艺制备的涂层刀具可以切削硬度为HRC65的材料，相比传统的涂层，具有更好的使用性能。

主权项

一种高硅超硬PVD涂层制备工艺，其特征在于，包括以下具体步骤：（1）工件表面的预处理：利用喷砂及酒精对工件表面进行除锈、除油、除杂清洗后，再将工件放入有碱性金属清洗液的超声波清洗机中自动清洗、烘干；（2）装夹及载入工件：将表面预处理后的工件装夹在转炉架上，并装进镀膜炉腔内；（3）炉腔抽真空：将炉腔抽成真空，使镀膜炉腔内的压强P＜0.006mbar；（4）工件加热：通过真空炉腔内的加热管对工件进行梯度升温加热，加热至450℃，加热时间为1.5h；（5）靶材及工件的刻蚀清洗：炉腔内通入氩气（Ar）,设置偏压为800V,氩气被电离产生等离子场，利用离子刻蚀对靶材表面进行清洗，清洗时间为300s；继续向炉腔内通入氩气，通入氩气流量为180‑230sccm，设置偏压为700‑950V，启动Ti靶和TiSi靶，从靶材上溅射出来的Ti离子和Si离子在电场作用下轰击工件表面，与高能离子共同作用清洗刻蚀工件表面，清洗时间为720‑1080s；（6）高硅涂层的制备：清洗工序完成后，偏压电压降为40‑120V，停止向炉腔中通入氩气，并向腔体内通入反应气体氮气，控制真空度范围为0.005‑0.060mbar，氮气的流量为130‑210sccm，启动靶材，从靶材溅射出来的粒子与氮气粒子作用生成新的涂层材料，并沉积于工件基体表面；（7）工件冷却：工件完成涂层后，基体在真空下随炉冷却至180℃，时间为2.5h，然后出炉空冷至室温。