W‑Se‑Zr/ZrSiN软硬复合梯度涂层刀具及其制备工艺的制作方法

文档序号:12110157阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种W-Se-Zr/ZrSiN软硬复合梯度涂层刀具,刀具基体材料为陶瓷或硬质合金,其特征在于:刀具表面涂层从上到下依次为W-Se-Zr层、Zr过渡层、ZrSiN梯度层和Zr过渡层,ZrSiN梯度层中Si元素含量由内到外逐渐增加。

2.权利要求1所述的W-Se-Zr/ZrSiN软硬复合梯度涂层刀具的制备方法,其特征在于:首先使用电弧离子镀沉积Zr过渡层,然后使用电弧离子镀+中频磁控溅射沉积ZrSiN梯度涂层,最后使用电弧离子镀+中频磁控溅射沉积W-Se-Zr涂层,沉积过程中使用1个Zr靶,2个WSe2中频靶,2个Si中频靶。其具体制备工艺步骤如下:

(1)前处理:将刀具基体表面研磨并抛光至镜面,去除表面污染物,依次放入酒精和丙酮中,超声清洗各20min,去除表面油污和其他污染物,并充分干燥后迅速放入镀膜机真空室,真空室本底真空为6.0×10-3Pa,加热至100-200℃,保温30-60min;

(2)离子清洗:通入Ar气,气压为1.5Pa,开启脉冲偏压电源,电压为800V,占空比为0.2,辉光清洗15-20min,偏压降至300-400V,气压降至0.5Pa,开启离子源,开启电弧源Zr靶,电流调至60-65A,离子清洗2-3min;

(3)沉积Zr过渡层:降低偏压至150-200V,Zr靶电流调至70-75A,电弧镀Zr 5-7min;

(4)沉积ZrSiN梯度层:调整工作气压为0.4-0.6Pa,偏压为50-100V,开启Zr靶,靶电流为60-80A,开启Ar气,调整Ar气流量为39sccm,开启N2,调整N2流量在20-65sccm范围内,调节N2分压RN2在40-60%范围内,开启Si靶,Si靶电流为0A,每隔20-25min中依次增加Si靶电流0.4-0.6A,最终Si靶电流为3.2-4.8A,沉积ZrSiN梯度层160-200min;

(5)更换WSe2中频靶:关闭Zr靶,关闭Si中频靶,关闭离子源及气体源,关闭脉冲偏压,待温度降至28-50℃,破真空,拆卸2个Si中频靶,并更换为2个WSe2中频靶,抽真空,真空室本底真空为6.0×10-3Pa,加热至100-200℃,保温30-60min;

(6)离子清洗:通入Ar气,气压为1.5Pa,开启脉冲偏压电源,电压为800V,占空比为0.2,辉光清洗15-20min,偏压降至300-400V,气压降至0.5Pa,开启离子源,开启电弧源Zr靶,电流调至60-65A,离子清洗2-3min;

(7)沉积Zr过渡层:降低偏压至150-200V,Zr靶电流调至70-75A,电弧镀Zr 5-7min;

(8)沉积W-Se-Zr层:开启Ar气,调整工作气压为0.4-0.6Pa,偏压为50-100V,开启Zr靶,靶电流为60-80A,开启WSe2靶,WSe2靶电流为1-2A,工作台旋转,沉积W-Se-Zr层150-240min;

(9)后处理:关闭Zr靶,关闭WSe2中频靶,关闭离子源及气体源,关闭脉冲偏压,沉积涂层结束。

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