一种复合涂层制备方法与流程

1.本发明涉及一种复合涂层制备方法，特别是涉及一种


背景技术：

2.物理气相沉积法(physical vapor deposition，简称：pvd)顾名思义是以物理方式来进行涂层但不涉及任何化学反应的制程技术，所谓物理机制是将物质产生相变化的现象，如蒸镀是藉由蒸镀源将欲涂层的固体靶材，加热至变成气态后使之涂层在基材表面上。而溅镀则透过高能量的原子碰撞靶材并产生动量转移现象，将靶材原子轰击出来并沉积于基材表面形成一层薄膜。而工具镀所使用大多为多弧离子镀等方式，由最初的tin与crn涂层逐渐地发展到altin，ticn，但随着工业化的高速化与高产能的要求，其涂层性能需要更多功能性，因此开发处四元或更多元的氮化物涂层，例如:alcrsin、tisicn等涂层。多元涂层的元素所添加的元素会对涂层性能有不同的影响。
3.而现今随工业的高速加工化，对切削刀具的使用要求更为严苛，必须对刀具涂层的高硬度、耐磨性、化学稳定性与耐高温性等几项特性更是需要。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种复合涂层制备方法，以提供一种高耐磨的涂层结构。
5.本发明提供了一种复合涂层制备方法，包括步骤如下：
6.s1.对刀具表层进行活化处理；
7.s2.采用多弧离子镀与溅射法电源在基底表面形成中间过渡层；
8.s3.取第一多元合金靶材、第二多元合金靶材分别通过多弧离子镀、溅射法电源技术在中间过渡层表面形成涂层；所述第一多元合金靶材、第二多元合金靶材为不同合金靶材。
9.进一步地，所述s3中涂层为alcrsiwn涂层。
10.更进一步地，所述alcrsiwn涂层中硅含量为8-12at.％。
11.更进一步地，所述alcrsiwn涂层中钨含量为3-5at.％。
12.进一步地，所述s1.对刀具表层进行活化处理具体为：
13.利用多弧离子镀技术对刀具表层进行离子刻蚀。
14.进一步地，所述第一多元合金靶材为alcrwsi靶。
15.进一步地，所述第二多元合金靶材为alcrsi靶。
16.本发明与现有技术相比，基于物理气相沉积技术，将溅射技术与多弧离子镀技术集合使用，开发出高硬度、极佳耐磨性与良好耐高温氧化能力之多元氮化物复合涂层。
附图说明
17.图1为本发明实施例设备结构示意图；
18.图2为本发明实施例涂层结构示意图；
19.图3为本发明实施例涂层与alcrsin进行切削试验后比较图。
具体实施方式
20.为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。
21.实施例1
22.本发明实施例1的复合涂层制备方法，所采用设备如图1所示，基材旋转支架两侧设有多个靶材。
23.具体制备方法包括步骤如下：
24.s1.对刀具表层进行活化处理；
25.其中，利用多弧离子镀技术对刀具表层进行离子刻蚀，由于多弧具有较高的能量使气体离子化形成大量等离子体，而等离子具有足够的动能撞击刀具表面，清洁刀具表面碳氢氧化合物并使之表面活性化；
26.s2.采用多弧离子镀与溅射法电源在基底表面形成中间过渡层；
27.其中，利用多弧离子镀与溅射法在刀具表面沉积一层中间过渡层使涂层与基底间的结合性提升，如图2所示，中间过渡层具体为cr中间过渡层；
28.s3.取第一多元合金靶材、第二多元合金靶材分别通过多弧离子镀、溅射法电源技术在中间过渡层表面形成涂层；所述第一多元合金靶材、第二多元合金靶材为不同合金靶材。
29.其中，涂层为alcrsiwn涂层，第一多元合金靶材为alcrwsi靶，第二多元合金靶材为alcrsi靶，分别连结多弧离子镀与溅射法电源技术，使之具有两种涂层技术之优点。所述alcrsiwn涂层中硅含量为8at.％，钨含量为5at.％。
30.实施例2
31.本发明实施例2的复合涂层制备方法，所采用设备如图1所示，基材旋转支架两侧设有多个靶材。
32.具体制备方法包括步骤如下：
33.s1.对刀具表层进行活化处理；
34.其中，利用多弧离子镀技术对刀具表层进行离子刻蚀，由于多弧具有较高的能量使气体离子化形成大量等离子体，而等离子具有足够的动能撞击刀具表面，清洁刀具表面碳氢氧化合物并使之表面活性化；
35.s2.采用多弧离子镀与溅射法电源在基底表面形成中间过渡层；
36.其中，利用多弧离子镀与溅射法在刀具表面沉积一层中间过渡层使涂层与基底间的结合性提升；
37.s3.取第一多元合金靶材、第二多元合金靶材分别通过多弧离子镀、溅射法电源技术在中间过渡层表面形成涂层；所述第一多元合金靶材、第二多元合金靶材为不同合金靶材。
38.其中，涂层为alcrsiwn涂层，第一多元合金靶材为alcrwsi靶，第二多元合金靶材为alcrsi靶，分别连结多弧离子镀与溅射法电源技术，使之具有两种涂层技术之优点。所述
alcrsiwn涂层中硅含量为12at.％，钨含量为3at.％。
39.本发明实施例1、2制备的alcrsiwn涂层硬度可达到hv 3300-3500之间。
40.取本发明实施例1制备的alcrsiwn涂层涂在平铣刀表面，并与alcrsin涂层刀具进行切削对比测试，切削时间为90min，具体详细切削参数见下表。
[0041][0042]
由图3所示，测试结果可看出，本发明实施例1涂层(alcrsiwn)其刀刃磨损量为0.07mm，而alcrsin刀刃磨损量为0.11mm，本发明实施例1涂层相对于alcrsin刀刃的磨损量下降了30％以上。因此本发明实施例alcrsiwn涂层相较于alcrsin对加工刀具有极佳的耐磨性与良好的保护性。
[0043]
综上所述，本发明实施例1、2基于物理气相沉积技术，将溅射技术与多弧离子镀技术集合使用，开发出高硬度、极佳耐磨性与良好耐高温氧化能力之多元氮化物复合涂层。
[0044]
最后应当说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制，尽管参照上述实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解，技术人员阅读本申请说明书后依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者等同替换，但这些修改或变更均未脱离本发明申请待批权利要求保护范围之内。


技术特征：
1.一种复合涂层制备方法，其特征在于，包括步骤如下：s1.对刀具表层进行活化处理；s2.采用多弧离子镀与溅射法电源在基底表面形成中间过渡层；s3.取第一多元合金靶材、第二多元合金靶材分别通过多弧离子镀、溅射法电源技术在中间过渡层表面形成涂层；所述第一多元合金靶材、第二多元合金靶材为不同合金靶材。2.根据权利要求1所述一种复合涂层制备方法，其特征在于，所述s3中涂层为alcrsiwn涂层。3.根据权利要求2所述一种复合涂层制备方法，其特征在于，所述alcrsiwn涂层中硅含量为8-12at.％。4.根据权利要求3所述一种复合涂层制备方法，其特征在于，所述alcrsiwn涂层中钨含量为3-5at.％。5.根据权利要求1所述一种复合涂层制备方法，其特征在于，所述s1.对刀具表层进行活化处理具体为：利用多弧离子镀技术对刀具表层进行离子刻蚀。6.根据权利要求1所述一种复合涂层制备方法，其特征在于，所述第一多元合金靶材为alcrwsi靶。7.根据权利要求1所述一种复合涂层制备方法，其特征在于，所述第二多元合金靶材为alcrsi靶。

技术总结
本发明提供了一种复合涂层制备方法，包括步骤如下：S1.对刀具表层进行活化处理；S2.采用多弧离子镀与溅射法电源在基底表面形成中间过渡层；S3.取第一多元合金靶材、第二多元合金靶材分别通过多弧离子镀、溅射法电源技术在中间过渡层表面形成涂层；所述第一多元合金靶材、第二多元合金靶材为不同合金靶材。本发明基于物理气相沉积技术，将溅射技术与多弧离子镀技术集合使用，开发出高硬度、极佳耐磨性与良好耐高温氧化能力之多元氮化物复合涂层。良好耐高温氧化能力之多元氮化物复合涂层。良好耐高温氧化能力之多元氮化物复合涂层。


技术研发人员：郭光宇 陈立
受保护的技术使用者：株洲科汇钛力新材料有限公司
技术研发日：2022.05.24
技术公布日：2022/9/2