汽车变速箱齿轮刀具表面制备TiNx膜层的工艺

摘要

本发明公开了一种汽车变速箱齿轮刀具表面制备TiNx膜层的工艺，该工艺采用霍尔源激励磁控溅射增强型磁过滤多弧离子镀膜设备，在汽车变速箱齿轮刀具表面制备TiNx膜层，采用本发明的工艺在汽车变速箱齿轮刀具表面获得的TiNx薄膜，经检测，薄膜厚度2微米，膜层致密，其显维硬度Hv在30-40GPa之间，膜基结合力较好，能够大幅度提高汽车变速箱齿轮刀具的使用寿命。具有高效率、强化效果显著、成本低廉的技术优势。

主权项

1.一种汽车变速箱齿轮刀具表面制备TiNx膜层的工艺，该工艺采用霍尔源激励磁控溅射增强型磁过滤多弧离子镀膜设备，在汽车变速箱齿轮刀具表面制备TiNx膜层，其特征在于，包括下列步骤：1)粗抽：将经过清洗处理的刀具置入霍尔源激励磁控溅射增强型磁过滤多弧离子镀膜设备的炉体反应室内，打开真空系统对炉体抽真空至6.0×100Pa；2)加热及细抽：粗抽结束后开启加热系统，加热至100-500℃，同时开启细抽系统抽真空至5.0×10-3Pa；3)离子轰击：细抽完毕后打开气体供给系统中的Ar，保持Ar流量为100-150ml/min，偏压逐渐增大并稳定在900V，占空比为30-90％；借助设备中的偏压电源系统产生的等离子体场中的高能离子轰击刀具表面20分钟～50分钟，使待处理刀具表面得到清洁及活化处理；4)调压：氩离子轰击完毕后重新开启细抽系统抽真空至5.0×10-3Pa；5)预镀：调压完毕后，开磁控靶沉积5min纯Ti并施以偏压900V、占空比50％～80％连续轰击，预镀完毕；6)正式镀：预镀完毕后，关闭磁控靶，开启多弧靶在25分钟内线性调整：使氮气量从0ml/min至400ml/min，占空比从50％至90％，偏压从900V降至100V，弧流50-80A，并由设备的直流电源为多弧靶材提供24V电压，由中频交流电源为磁控溅射靶材提供200V电压，由磁过滤系统过滤弧靶产生的液滴，由设备中的霍尔源提供高离化率的反应气体离子，此时高能电子与气体分子碰撞离化产生辉光放电，形成具有化学活性的离子和自由基，这些离子和自由基在刀具表面发生反应沉积成薄膜，沉积时间1h；7)冷却：待刀具表面的薄膜沉积形成后，依次关闭设备电源系统、加热系统和气体供给系统，并停止真空系统工作，结束镀膜处理，并对炉体内充入适量的N2保护性气氛，使炉体气压在102Pa，逐渐冷却至100℃以下出炉。