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专利号: 2020107362441
申请人: 温州职业技术学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2025-03-26
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种通过调制强流脉冲电弧制备氧化铝涂层的方法,所述氧化铝涂层为在基体上制备,其特征在于包括以下步骤:功能层的形成,所述功能层为沉积氧化铝形成的单层或沉积氮氧化铝形成的单层或氮化物与氧化铝交替沉积的多层复合涂层;

氧化铝或氮氧化铝为通过调制强流脉冲弧沉积;

调制强流脉冲弧是采用直流基值电流叠加脉冲电流作为放电电源进行弧光放电;

基值电流设置为20-50A,脉冲电流设置为:峰值电流100-1500A,脉冲频率为1-1kHZ,占空比为1%-80%。

2.根据权利要求1所述的通过调制强流脉冲电弧制备氧化铝涂层的制备方法,其特征在于:调制强流脉冲弧沉积,其工艺气体为氩气、氧气的混合气体,氧气的比例不大于40%,气压为0.1-5pa。

3.根据权利要求2所述的通过调制强流脉冲电弧制备氧化铝涂层的制备方法,其特征在于:以调制强流脉冲弧沉积氧化铝或氮氧化铝时,工作的弧源装置上设有电磁线圈,且电磁线圈上加载方波电流,所述方波电流为模式①或模式②;

模式①为频率为0.01-1kHZ,电压为±40v,占空比1-80%,每组电压的变化周期为1-

30min的可实现输出电压远程线性周期性调节;

模式②为可周期性运行的任意电压程序,周期内可任意设置每一段的电压幅值和运行时间,通过设置不同的电压幅值和运行时间形成一组程序流,该程序流可周期性运行;电压设置范围为-60v-+60v,运行时间精度为0.001s;每组周期内可编程命令段0-1000段;可设置的命令组为100组,每组可记忆并单独调用。

4.根据权利要求1所述的通过调制强流脉冲电弧制备氧化铝涂层的制备方法,其特征在于:还包括在基体上进行刻蚀清洗步骤,具体为:采用弧光电子流激发的等离子体对基体表面进行大束流等离子刻蚀清洗活化;刻蚀清洗步骤为前处理步骤,在对基体制备涂层前进行;刻蚀清洗步骤通过弧光激发等离子体装置进行,弧光激发等离子体装置包括阴极弧源、阳极、屏蔽板,所述屏蔽板设置在阴极弧源靶材前方且屏蔽板的面积大于阴极弧源靶材的面积,所述屏蔽板电位悬浮;阳极独立于整个真空腔室,所述阳极电位悬浮;

弧电源的负极加载在所述阴极弧源上,弧电源的正极加载在阳极上;弧电流为70-

120A,基体表面施加一定的负偏压40-400V,处理过程在氩气的气氛中进行,气体压力为2-

10pa,处理温度为300-600℃,处理时间为10-100min。

5.根据权利要求1-4任一项所述的通过调制强流脉冲电弧制备氧化铝涂层的制备方法,其特征在于还包括以下步骤:基础层的形成,具体为:通过电弧离子镀沉积单一氮化物形成基础层,所述单一氮化物为一元氮化物、二元氮化物、三元氮化物或多元氮化物。

6.根据权利要求5所述的通过调制强流脉冲电弧制备氧化铝涂层的制备方法,其特征在于:氮化物的沉积,为氮气气压为0.5-8pa的氛围下,基体上施加负偏压40-150V,阴极靶上施加直流电弧电流或直流与脉冲叠加的脉冲电流,其中直流电弧电流为60-150A,脉冲电流为基值电流20-50A,脉冲峰值电流100-1000A,脉冲频率1-1kHZ,占空比为1%-80%,沉积温度为400-600℃,沉积厚度为1-10um。

7.根据权利要求5所述的通过调制强流脉冲电弧制备氧化铝涂层的制备方法,其特征在于:以电弧离子镀沉积氧化铝时,工作的弧源装置上设有电磁线圈,且电磁线圈上加载方波电流,所述方波电流为模式①或模式②;

模式①为频率为0.01-1kHZ,电压为±40v,占空比1-80%,每组电压的变化周期为1-

30min的可实现输出电压远程线性周期性调节;

模式②为可周期性运行的任意电压程序,周期内可任意设置每一段的电压幅值和运行时间,通过设置不同的电压幅值和运行时间形成一组程序流,该程序流可周期性运行;电压设置范围为-60v-+60v,运行时间精度为0.001s;每组周期内可编程命令段0-1000段;可设置的命令组为100组,每组可记忆并单独调用。

8.根据权利要求1所述的通过调制强流脉冲电弧制备氧化铝涂层的制备方法,其特征在于:氮化物与氧化铝交替沉积的多层复合涂层,氮化物与氧化铝层的厚度比例为N:1,其中N≥2。

9.根据权利要求1或8所述的通过调制强流脉冲电弧制备氧化铝涂层的制备方法,其特征在于:以氮化物层及氧化铝交替的多层纳米复合涂层是以纳米厚度量级的氧化铝涂层的多层复合层,其工艺气体为氮气与氩气、氧气混合气交替出现,氮化物气压为1-10Pa,基体上施加一定的负偏压40-200V,弧电流为60-150A,沉积厚度为0.1-1um,氧化铝涂层气压为氩气与氧气的混合气,氧气比例不超过40%,气压0.1-5Pa,脉冲电流参数包括基值电流30-

50A,峰值电流100-1000A,脉冲频率为1-1kHZ,占空比为1%-80%,基体上施加一定的负偏压

0-200V。

10.根据权利要求1所述的通过调制强流脉冲电弧制备氧化铝涂层的制备方法,其特征在于还包括以下步骤:装饰层的形成,具体为:以氮化物或氮氧化物沉积在功能层外形成装饰层。