[发明专利]一种基于离子束技术提高抛光光学玻璃的金刚石砂轮棒寿命的方法及设备

摘要

本发明公开了一种基于离子束技术提高抛光光学玻璃的金刚石砂轮棒寿命方法，该方法是利用离子注入技术及磁过滤沉积技术在金刚砂表面沉积超厚超硬以及摩擦系数高以及韧性好的(AlTi)_1‑xN_x/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)_1‑xN_x复合膜，其中，制备该(AlTi)_1‑xN_x/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)_1‑xN_x复合膜方法包括：采用金属阴极真空磁过滤沉积系统(FCVA)，在砂轮棒表面利用高能大束流金属离子束对工件进行清洗；然后采用金属真空蒸汽离子源方法(MEVVA)，在工件表面注入一层能提高膜基结合力的金属″钉扎层″；在所述的金属″钉扎层″之上，采用磁过滤阴极真空弧沉积方法(FCVA)，在对气体进气量进行正弦或余弦调制沉积得到超硬韧性好的厚(AlTi)_1‑xN_x/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)_1‑xN_x复合膜层；重复调制周期直至(AlTi)_1‑xN_x/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)_1‑xN_x复合膜总厚度为10‑30微米。通过实施本发明，在工件沉积(AlTi)_1‑xN_x/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)_1‑xN_x复合膜具有很好韧性以及很高的显微硬度，能提高砂轮棒寿命2‑5倍。

主权项

1.一种基于离子束技术提高抛光光学玻璃的金刚石砂轮棒寿命的方法，其特征在于，包括：利用离子注入技术以及磁过滤沉积技术沉积超厚超硬摩擦系数高以及韧性好的(AlTi)1‑xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1‑xNx复合膜层，制备步骤为：(a)采用磁过滤金属真空弧沉积系统(FCVA)，在砂轮棒上进行强金属离子束表面清洗，负压为400‑1000V，清洗的元素为Ti，Al，TiAl合金等，清洗的金属束流强度为300‑1000mA，清洗时间2‑5min；(b)采用金属真空蒸汽离子源(MEVVA)注入方法，在砂轮棒表面注入金属元素，形成金属″钉扎层″，金属元素为Ti或者Ni，其注入电压说明说为4‑15kv，束流强度为1‑15mA，注入剂量为1×1015‑1×1017/cm2，注入深度为70‑120nm；(c)在金属″钉扎层″之上，采用磁过滤金属真空弧沉积(FCVA)系统，沉积得到第一层(ZrAl)_1‑xN_x膜，采用的靶材为ZrAl阴极，起弧电流90～120A，弯管磁场2.0～4.0A，负压‑200～600V，占空比为20～100％，氮气进气量为其中t时间为20‑60s；(d)在第一层(ZrAl)1‑xNx膜之上，采用磁过滤金属真空弧沉积(FCVA)系统，沉积得到第二层金属过渡层TiAl膜，采用的靶材为TiAl阴极，起弧电流90～120A，弯管磁场2.0～4.0A，负压‑200～600V，占空比为20～100％，时间为20‑60s；(e)在第二层TiAl膜之上，采用磁过滤金属真空弧沉积(FCVA)系统，沉积得到第三层金属过渡层AlTiCN膜，采用的靶材为TiAl阴极，起弧电流90～120A，弯管磁场2.0～4.0A，负压‑200～600V，占空比为20～100％，乙炔进气量在30‑50sccm，氮气的进气量在20‑30sccm，时间为20‑60s；(f)在第三层AlTiCN膜之上，采用磁过滤金属真空弧沉积(FCVA)系统，沉积得到第四层金属过渡层AlTiN膜，采用的靶材为TiAl阴极，起弧电流90～120A，弯管磁场2.0～4.0A，负压200～600V，占空比为20～100％，氮气的进气量其中t时间为20‑60s；(g)采用磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，重复第一层至第四层工艺，磁过滤沉积得到(AlTi)1‑xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1‑xNx复合膜，直至膜层厚度为10～30微米，重复周期10～100次。