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专利号: 2016104287885
申请人: 济宁学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 对金属材料的镀覆;用金属材料对材料的镀覆;表面化学处理;金属材料的扩散处理;真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆;金属材料腐蚀或积垢的一般抑制〔2〕
更新日期:2024-02-23
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摘要:

权利要求书:

1.一种TiAlCrN&MoS2/Ti/Al/Cr多元叠层润滑涂层刀具的制备工艺,刀具基体材料为高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石或立方氮化硼,刀具表面为MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层,且由基体到涂层表面依次为Ti过渡层、Ti/Al/Cr过渡层、TiAlCrN硬质涂层与MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层交替的叠层结构涂层;其特征在于,沉积方式为采用非平衡磁控溅射+电弧镀+中频磁控溅射的复合镀膜方法,沉积时使用两个非平衡磁控溅射靶:1个Ti靶,1个Al靶,1个电弧Cr靶,2个MoS2中频溅射靶;首先采用非平衡磁控溅射沉积Ti过渡层,其次采用非平衡磁控溅射+电弧离子镀复合沉积Ti/Al/Cr过渡层,然后交替沉积TiAlCrN硬质涂层与MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层交替的叠层结构涂层,最后表面为MoS2/Ti/Al/Cr复合润滑涂层,具体包括以下步骤:(1)前处理:将刀具基体表面抛光,去除表面杂质,然后依次放入酒精和丙酮中,超声清洗,经干燥后迅速放入镀膜机,抽真空至7.0×10-3Pa,加热至300℃,保温35~40min;

(2)离子清洗:通Ar气,其压力为1.5Pa,开启偏压电源,电压900V,占空比0.3,辉光放电清洗20min;降低偏压至700V,开启离子源离子清洗10min,开启Ti靶的非平衡磁控溅射靶电源,靶电流30A,偏压400V,离子轰击Ti靶1~2min;

(3)沉积Ti过渡层:Ar气压0.5~0.6Pa,偏压降至250V,Ti靶电流35A,沉积温度250℃,非平衡磁控溅射Ti过渡层8~10min;

(4)沉积Ti/Al/Cr过渡层:Ar气压0.5~0.6Pa,偏压250V,Ti靶电流40A,非平衡磁控溅射Al靶电流30A,电弧Cr靶电流为40A,复合沉积Ti/Al/Cr过渡层5~6min;

(5)沉积TiAlCrN硬质涂层:开启N2,N2气压为1.5Pa,Ar气压0.5Pa,偏压200V,Ti靶的靶电流50A,Al靶电流40A,Cr靶电流50A;沉积温度260~280℃,复合沉积TiAlCrN硬质涂层4~

5min;

(6)沉积MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层:关闭N2,开启MoS2靶中频磁控溅射电源,电流2.3A,Ti靶电流40A,Al靶电流35A,Cr靶电流40A,偏压调至230V,沉积温度240~250℃,复合沉积MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层4~5min;

(7)沉积TiAlCrN硬质涂层:重复(5);

(8)沉积MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层:重复(6);

(9)重复(5)、(6)、(5)···:交替沉积TiAlCrN、MoS2/Ti/Al/Cr···TiAlCrN涂层共

120min;

(10)后处理:关闭各电源、离子源及气体源,涂层结束。

2.一种按照权利要求1所述的工艺制备的TiAlCrN&MoS2/Ti/Al/Cr多元叠层润滑涂层刀具,刀具基体材料为高速钢、硬质合金、陶瓷、金刚石或立方氮化硼,其特征在于,刀具表面为MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层,且由基体到涂层表面依次为Ti过渡层、Ti/Al/Cr过渡层、TiAlCrN硬质涂层与MoS2/Ti/Al/Cr润滑涂层交替的叠层结构涂层。