一种多层复合超厚自润滑硬质涂层的制备方法

摘要

本发明公开了一种多层复合超厚自润滑硬质涂层的制备方法，该方法为：一、将金属基体表面抛光至镜面后浸泡于酸液中酸洗活化，然后置于真空室中进行离子轰击活化；二、在金属基体表面沉积Ti过渡层；三、在Ti过渡层表面沉积TiN中间复合层；四、在TiN中间复合层表面沉积TiC中间复合层；五、在TiC中间复合层表面沉积TiCN层；六、重复二至五的沉积过程50～100次，在金属基体表面得到厚度不小于120μm的多层复合超厚自润滑硬质涂层。本发明利用磁过滤电弧离子镀技术消除涂层中存在的“液滴”等大颗粒缺陷，利用磁控溅射技术在TiN中实现C的掺杂，既保证了硬质涂层摩擦系数的降低，又保证了涂层硬度和韧性的同步提高。

主权项

一种多层复合超厚自润滑硬质涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将金属基体表面抛光至镜面后浸泡于酸液中进行酸洗活化，然后将磁过滤电弧钛靶、溅射靶材和酸洗活化后的金属基体置于真空物理气相沉积设备的真空室中，向所述真空室内通入氩气至室内气压为1×10^‑2Pa～1×10^‑1Pa，开启磁过滤电弧钛靶，所述磁过滤电弧钛靶放电产生的Ti离子对酸洗活化后的金属基体表面进行离子轰击活化；所述磁过滤电弧钛靶的放电电流为60A～100A，所述离子轰击活化中金属基体的偏压为‑800V～‑1200V，温度为200℃～300℃；所述溅射靶材为石墨靶材；步骤二、待步骤一中所述离子轰击活化完毕后向真空室内通入氩气保持室内气压为0.1Pa～0.6Pa，在磁过滤电弧钛靶的放电电流为60A～100A，金属基体的偏压为‑50V～‑200V的条件下，在步骤一中离子轰击活化后的金属基体表面沉积Ti过渡层，所述沉积的时间为2min～10min；步骤三、待步骤二中所述Ti过渡层沉积完毕后向真空室内通入氩气和氮气保持室内气压为0.1Pa～0.6Pa，在磁过滤电弧钛靶的放电电流为60A～100A，金属基体的偏压为‑50V～‑200V的条件下，在步骤二中所述Ti过渡层表面沉积TiN中间复合层，沉积完毕后停止通入氮气，所述沉积的时间为2min～10min；步骤四、待步骤三中所述TiN中间复合层沉积完毕后向真空室内通入氩气保持室内气压为0.1Pa～0.6Pa，开启磁控溅射电源，在磁过滤电弧钛靶的放电电流为60A～100A，金属基体的偏压为‑50V～‑200V，溅射靶材的溅射电流为5A～15A的条件下，在步骤三中所述TiN中间复合层表面沉积TiC中间复合层，所述沉积的时间为2min～10min；步骤五、待步骤四中所述TiC中间复合层沉积完毕后向真空室内通入氩气和氮气保持室内气压为0.1Pa～0.6Pa，在磁过滤电弧钛靶的放电电流为60A～100A，金属基体的偏压为‑50V～‑200V，溅射靶材的溅射电流为5A～15A的条件下，在步骤四中所述TiC中间复合层表面沉积TiCN层，沉积完毕后停止通入氩气和氮气，关闭磁过滤电弧钛靶和磁控溅射电源，得到表面具有复合涂层的金属基体；所述沉积的时间为10min～20min；步骤六、在步骤五中具有复合涂层的金属基体表面重复步骤二至步骤五中的沉积过程50～100次，在金属基体表面得到厚度不小于120μm的多层复合超厚自润滑硬质涂层。