一种降低电弧离子镀氮化钛涂层和铝涂层中氧含量的方法与流程

本发明涉及一种降低电弧离子镀氮化钛涂层和铝涂层中氧含量的方法。

背景技术：

电弧离子镀技术是一种广泛应用的表面防护涂层技术，具有沉积速率快，膜层与基体结合性能好，涂层的致密性高等突出优点，可以制备多种涂层，如具有优良耐磨性能的高硬度氮化钛涂层、氮化钛铝涂层，具有优良耐蚀性能的铝涂层、铬涂层，具有良好抗高温氧化的金属复合涂层等，在工业上应用广泛。

电弧离子镀的原理是在真空环境中，靶材为阴极，与真空室形成的阳极之间引发弧光放电，弧光放电蒸发靶材物质并沉积到基体表面的技术。在电弧离子镀过程中，需要通入工作气体，可以使弧光放电更加均匀、连续，一般加入的工作气体是氩气，在制备氮化钛等氮化物涂层中，还需要通入氮气作为反应气体。电弧离子镀沉积涂层的真空室压强比较低，通常在0.1Pa-2.0Pa之间，在这样的真空环境中，真空室内壁上吸附的氧气等气体，会持续不断地释放出来，并参与到沉积涂层的反应过程中，使得所制备的涂层中氧含量显著增加，使涂层的脆性增加，与基体的结合性能下降，影响涂层的质量。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供了一种降低电弧离子镀氮化钛涂层和铝涂层中氧含量的方法，它具有显著降低涂层中的氧含量，提高涂层的韧性和与基体的结合性能等优点。

本发明是这样来实现的，一种降低电弧离子镀氮化钛涂层和铝涂层中氧含量的方法，其特征在于方法步骤如下：

在电弧离子镀氮化钛涂层的过程中，采用气体质量流量计，向真空室通入氩气和氮气的同时，通入纯度为99.99%的氢气，氢气的流量为0.05-0.5mL/min；

电弧离子镀沉积氮化钛涂层的其他工艺参数为氩气流量范围：50-200mL/min，氮气流量范围100-300mL/min，电弧电流100A，基体偏压-200V,沉积时间120min。

在电弧离子镀铝涂层的过程中，采用气体质量流量计，向真空室通入氩气的同时，通入纯度为99.99%的氢气，氢气的流量为0.05-0.5mL/min；

电弧离子镀沉积铝涂层的其他工艺参数为氩气流量范围：50-200mL/min，电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间120min。

本发明的技术效果是：本发明在电弧离子镀氮化钛涂层和铝涂层过程中，向真空室内连续通入纯度为99.99%氢气，氢气的流量为0.05-0.5mL/min，可使电弧离子镀氮化钛涂层和铝涂层中的氧含量减少30-80wt.%，显著降低涂层中的氧含量，提高涂层的韧性和与基体的结合性能，该方法简单，可广泛应用。

附图说明

图1电弧离子镀氮化钛涂层未通氢气时的能谱图。

图2 电弧离子镀氮化钛涂层氢气流量为0.5mL/min时的能谱。

具体实施方式

下面结合实施例和附图对本发明做详细阐述：

实施例1、在45#钢上制备具电弧离子镀氮化钛涂层，具体的工艺参数如下：氩气流量： 200mL/min，氮气流量300mL/min，电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间120min。能谱分析表明，该涂层氧含量为15.6wt.%，如图1所示。

实施例2、在45#钢上制备具电弧离子镀氮化钛涂层，具体的工艺参数如下：氩气流量200mL/min，氮气流量300mL/min，氢气流量0.5mL/L,电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间120min。能谱分析表明，该涂层氧含量为3.1wt.%，氧含量降低了80wt.%，如图2所示。

实施例3、在45#钢上制备具电弧离子镀氮化钛涂层，具体的工艺参数如下：氩气流量200mL/min，氮气流量300mL/min，氢气流量0.05mL/L,电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间120min。能谱分析表明，该涂层氧含量为10.9wt.%，氧含量降低了30wt.%。

实施例4、在45#钢上制备具电弧离子镀氮化钛涂层，具体的工艺参数如下：氩气流量50mL/min，氮气流量100mL/min，氢气流量0.3mL/L,电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间120min。能谱分析表明，该涂层氧含量为7.1wt.%，氧含量降低了55wt.%。

实施例5、在45#钢上制备具电弧离子镀铝涂层，具体的工艺参数如下：氩气流量： 200mL/min，电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间120min。能谱分析表明，该涂层氧含量为12.9wt.%。

实施例6、在45#钢上制备具电弧离子镀铝涂层，具体的工艺参数如下：氩气流量200mL/min，氮气流量300mL/min，氢气流量0.5mL/L,电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间120min。能谱分析表明，该涂层氧含量为2.5wt.%，氧含量降低了81wt.%。

实施例7、在45#钢上制备具电弧离子镀铝涂层，具体的工艺参数如下：氩气流量200mL/min，氢气流量0.05mL/L,电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间120min。能谱分析表明，该涂层氧含量为9.1wt.%，氧含量降低了30wt.%。

实施例8、在45#钢上制备具电弧离子镀铝涂层，具体的工艺参数如下：氩气流量50mL/min，氢气流量0.1mL/L,电弧电流100A，基体偏压-200V，沉积时间120min。能谱分析表明，该涂层氧含量为5.16wt.%，氧含量降低了60wt.%。