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专利号: 2019102789664
申请人: 河南科技学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-04-09
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种高韧性和高硬度的厚Ti/TiAlN多层涂层,其特征在于,采用通用的弧光离子镀设备进行沉积,选用Ti靶和TiAl靶作为阴极靶材,该Ti/TiAlN多层涂层沉积于硬质合金基体表面;所述Ti/TiAlN多层涂层为层状结构,包括TiN过渡层、多个TiAlN子层和Ti子层,沉积于基体的第一层为TiN过渡层,第二层为TiAlN子层,之后为Ti子层,TiAlN子层和Ti子层相互交替叠加沉积,最外层为TiAlN子层。

2.根据权利要求1所述的高韧性和高硬度的厚Ti/TiAlN多层涂层,其特征在于,TiN过渡层的厚度为0.1μm,每个TiAlN子层厚度为1.5~1.7μm,每个Ti子层厚度为0.1~0.8μm,Ti/TiAlN多层涂层的总层数为14~24层中的偶数。

3.根据权利要求2所述的高韧性和高硬度的厚Ti/TiAlN多层涂层,其特征在于,优选的,Ti/TiAlN多层涂层的总厚度在14.4~17.1μm范围内可调。

4.根据权利要求1至3之一所述的高韧性和高硬度的厚Ti/TiAlN多层涂层的制备方法,其特征在于,具体步骤如下:(1)预处理基体:将硬质合金基体放入无水乙醇和丙酮的混合溶剂中进行5~15min超声清洗,以去除表面油污、氧化膜污物;

(2)离子轰击清洗基体:将预处理好的基体装载在样品架上,放入离子镀真空腔室内,关闭室门,抽真空至真空度为8.0×10-3Pa以下后,通入氩气,维持真空度在0.3~0.5Pa,基体施加负偏压值为800~1200V,占空比为50~70%,对基体进行5~15min离子轰击清洗;

(3)沉积TiN过渡层:切断氩气,通入氮气,维持真空度气压在1.0~2.0Pa,基体脉冲负偏压值控制在500~700V,打开Ti靶电流,进行沉积,沉积时间为1~10min;

(4)交替沉积TiAlN子层和Ti子层:首先沉积TiAlN子层,关闭Ti靶电流,维持氮气气压在1.5~2.0Pa,基体负偏压值为500~600V,沉积时间为18~20min;随后沉积Ti子层,关闭TiAl靶电流,切断氮气,通入氩气,使工作气压维持在0.3~0.6Pa,基体负偏压值改为100~

200V,沉积时间控制在2~9min;TiAlN子层和Ti子层依次交替沉积;

(5)最外层TiAlN沉积:最后一层Ti子层沉积完毕后,再沉积TiAlN最外层,工艺参数与步骤(4)相同。

5.根据权利要求4所述的高韧性和高硬度的厚Ti/TiAlN多层涂层的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,将基体预处理之前,基体先经过SiC砂纸研磨、抛光处理。

6.根据权利要求4所述的高韧性和高硬度的厚Ti/TiAlN多层涂层的制备方法,其特征在于,步骤(2)至(5)中,氩气和氮气的体积纯度为99.99%。

7.根据权利要求4所述的高韧性和高硬度的厚Ti/TiAlN多层涂层的制备方法,其特征在于,步骤(3)至(5)中,Ti靶纯度为99.99wt%,TiAl靶原子比为Ti:Al=1:1,Ti靶和TiAl靶的尺寸均为直径80~120mm、高度50~70mm,靶基距离为180~220mm;TiN过渡层中,原子比Ti:N=1:1;TiAlN子层中,原子比Ti:Al:N=1:1:2。

8.根据权利要求4所述的高韧性和高硬度的厚Ti/TiAlN多层涂层的制备方法,其特征在于,步骤(3)至(5)沉积过程中,靶材电流控制在60~80A,占空比稳定在15~25%。

9.根据权利要求4所述的高韧性和高硬度的厚Ti/TiAlN多层涂层的制备方法,其特征在于,步骤(3)至(5)沉积过程中,样品架自转,转速控制在4~6rpm。

10.根据权利要求4所述的高韧性和高硬度的厚Ti/TiAlN多层涂层的制备方法,其特征在于,整个过程中,基体不加热。