一种氮化钛铝铌氮梯度硬质反应膜的制备方法

摘要

一种氮化钛铝铌氮梯度硬质反应膜的制备方法，其制备方法依次包括：1、沉积技术及靶材成分的确定；2、工件的选择与前处理；3、预轰击工艺的确定；4、沉积工艺的确定；5、真空加热处理；6、工件旋转。本发明降低了镀膜成本，保证了膜层高附着力、高硬度和高热震性的同时实现，减小了膜层内应力，并具有良好的稳定性和可重复性。

主权项

一种氮化钛铝铌氮梯度硬质反应膜的制备方法，其特征是：其制备方法依次包括：（1）、沉积技术及靶材成分的确定：确定多弧离子镀作为TiAlNbN氮梯度硬质反应膜的制备技术，选用两个不同方位且成90度配置的弧源同时起弧沉积，其中一个弧源为纯度99.9%的商用钛铌合金靶，钛铌合金靶的原子比为Ti:Nb=75:25；另一个弧源为纯度99.9%的商用钛铝合金靶，钛铝合金靶的原子比为Ti:Al=50:50；（2）、工件的选择与前处理：选择商用高速钢作为工件材料，在放入镀膜室进行镀膜前，使用金属洗涤剂对工件进行常规去油、去污处理并进行表面抛光处理，最后分别用丙酮和乙醇进行超声波清洗，电吹风吹干以备用；（3）、预轰击工艺的确定：指为获得多弧离子镀TiAlNbN氮梯度硬质反应膜而在沉积之前进行的离子轰击工艺，当镀膜室背底真空度达到8.0´10^‑3帕、温度达到200°C时充入氩气，使镀膜室真空度达到2.5´10^‑1 帕，开启两弧源，保持弧电流在55~56安培，进行离子轰击10~12分钟，轰击偏压从350伏逐渐增加到400伏；（4）、沉积工艺的确定：指为获得多弧离子镀TiAlNbN氮梯度硬质反应膜而采用的沉积工艺，镀膜过程分为三个阶段，第一步，将镀膜室内的氩气压强保持在2.0´10^‑1 帕，钛铝合金靶和钛铌合金靶的弧电流均置于55~56安培，工件偏压为150~200伏，沉积时间5分钟；第二步，向镀膜室内通入氮气，使其分压强达到1.0´10^‑1 帕，然后调整氩气流量，使混合气体总压强保持在2.5´10^‑1 帕，钛铝合金靶和钛铌合金靶的弧电流均置于55~56安培，工件偏压为150~200伏，沉积时间20分钟；第三步，关闭氩气入口，使氩气流量为0，氩气分压为0，并继续增加氮气流量，使其压强达到2.5´10^‑1 帕，钛铝合金靶和钛铌合金靶的弧电流均置于55~56安培，工件偏压为150~200伏，沉积时间30分钟；（5）、真空加热处理：包括工件加热和膜层烘烤，工件加热方式采用电热体烘烤加热，在镀膜室背底真空达到3.0´10^‑2帕时开始工件加热，升温速度保持在3~5°C /分钟，一小时后可以达到200°C；膜层烘烤是指沉积过程结束后对所沉积的TiAlNbN氮梯度硬质反应膜进行后加热烘烤，采用小电流进行微加热10~15分钟，电流逐渐从70安培降低到50安培；（6）、工件旋转：在工件加热、离子轰击、膜层沉积、膜层烘烤的整个过程中一直保持工件旋转，转速为4~6转/分钟。