一种高附着力金属涂层及其制备工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高附着力金属涂层及其制备工艺，包括：基底；打底层，其沉积在所述基底上；金属层，其沉积在打底层上；过渡层，其沉积在金属层上，包括第一过渡层和第二过渡层，使用FCVA法沉积，所述第一过渡层和第二过渡层均包含一种基本元素氮化物或碳化物；功能交替层，其沉积在过渡层上，采用FCVA法沉积，其包含一种基本元素氮化物或碳化物，在第二过渡层表面附着交替设置的功能交替层；功能超硬层，其沉积在功能交替层上，采用FCVA法沉积，其包含一种基本元素氮化物或碳化物。本申请具有提高基底表面的硬度，膜层均匀性好，同时具有较强的机械耐磨性和耐环境性能。的机械耐磨性和耐环境性能。的机械耐磨性和耐环境性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高附着力金属涂层及其制备工艺


[0001]本专利技术涉及复合涂层
，特别是涉及一种高附着力金属涂层及其制备工艺。

技术介绍

[0002]金属材料受外界物质环境的影响或者金属件间的摩擦等发生化学或机械摩擦，使金属表面发生为氧化或腐蚀，将会显著降低基底的硬度、塑性、韧性等力学性能，并破坏金属件的几何形状，增加零件的磨损，恶化电学和化学等物理性能，亟需新表面处理工艺改善金属零件的使用寿命，节约资源。
[0003]四面体非晶碳是一种无定形、无周期、过渡态的碳晶体结构，形态多样，通常按照涂层结构中氢含量、sp3键含量划分DLC和无氢DLC薄膜，四面体无氢非晶碳典型特征为氢含量极少(5％摩尔，通常≤2％摩尔)或不含氢，同时sp3键含量高达85％以上，无氢DLC的制备方法主要采用过滤阴极电弧沉积镀膜工艺、多弧离子镀膜工艺或化学气相沉积镀膜工艺中的一种或者几种。
[0004]目前金属材质的表面处理技术较多，如PIP，镀铬，DLC等各种金属件表面处理技术，较为突出的问题是涂层表面附着力不高，涂层经过机械磨损或者耐磨测试后涂层脱落严重，此问题在表处理行业中有位显著。因此基于上述原因提出表处理新的金属涂层及其制备工艺，提升金属件表面的强附着力。而本专利提出的无氢DLC膜的原材是几乎不含氢的高纯石墨靶材，含氢量少于2％mol(几乎不含氢)，并含有超过90％的sp3键。选择使用磁约束过滤聚焦纯离子真空镀膜技术研制无氢DLC涂层，制成高附着力的硬质薄膜，满足市场需求降低使用成本，提升表处理行业水平。
专利技术内容
[0005]针对上述现有技术的不足，本专利申请所要解决的技术问题是如何提供一种增强基底的附着力和薄膜硬度，提升基底机械耐磨性能和抗腐蚀性，延长使用寿命，降低成本的高附着力金属涂层及其制备工艺。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术采用了如下的技术方案：
[0007]一种高附着力金属涂层，包括：
[0008]基底；
[0009]打底层，其沉积在所述基底上，使用PVD法沉积Ni、Cr、Ti、W、Si或其混合物或其氮化物或其碳化物组成一层或几层的高结合力膜；
[0010]金属层，其沉积在打底层上，使用PVD沉积Ni、Cr、Ti、W、Si或其混合物或其氮化物或其碳化物组成一层或几层的金属连接层；
[0011]过渡层，其沉积在金属层上，包括第一过渡层和第二过渡层，使用FCVA法沉积，所述第一过渡层和第二过渡层均包含一种基本元素氮化物或碳化物；
[0012]功能交替层，其沉积在过渡层上，采用FCVA法沉积，其包含一种基本元素氮化物或
碳化物，在第二过渡层表面附着交替设置的功能交替层；
[0013]功能超硬层，其沉积在功能交替层上，采用FCVA法沉积，其包含一种基本元素氮化物或碳化物。
[0014]其中，所述基底为不锈钢、高速钢、合金钢、钛合金或铝合金。
[0015]其中，所述第一过渡层、第二过渡层、功能交替层和功能超硬层均为无氢DLC涂层，所述无氢DLC涂层中氢含量少于2％，sp3键含量大于90％。
[0016]其中，所述金属涂层的总厚度在1
‑
5um，硬度为2500
‑
4000Hv。
[0017]一种高附着力金属涂层的制备工艺，包括以下步骤：
[0018]S1：选择基底：不锈钢、高速钢、合金钢、钛合金或铝合金为基底零件，并利用装夹夹具将基底零件装夹在抽至真空的腔室内镀膜，镀膜工装为三级自转；
[0019]S2：在基底上沉积打底层，在特定偏压一作用下使用PVD法沉积Ni、Cr、Ti、W、Si或其混合物或其氮化物或其碳化物组成一层或几层的高结合力膜；
[0020]S3：在打底层上沉积金属层，在特定偏压二下使用PVD沉积Ni、Cr、Ti、W、Si或其混合物或其氮化物或其碳化物组成一层或几层的金属连接层；
[0021]S4：在金属层上沉积第一过渡层和第二过渡层，使用FCVA法在特定第一偏压下沉积第一过渡层，包含一种基本元素氮化物或碳化物的第一过渡层；使用FCVA法沉积第二偏压下的第二过渡层，包含一种基本元素氮化物或碳化物的第二过渡层；
[0022]S5：在第二过渡层上沉积功能交替层，使用FCVA法沉积第三偏压下的功能交替层，在第二过渡层表面附着几层交替的功能交替层，包含一种基本元素氮化物或碳化物的功能交替层；
[0023]S6：在功能交替层上沉积功能超硬层，使用CVA法沉积第四偏压下的功能超硬层，包含一种基本元素氮化物或碳化物的功能超硬。
[0024]综上，本高附着力金属涂层及其制备工艺，采用新型离子刻蚀工艺并加热在130
°‑
150℃之间对基材表面具有最佳的清洗效果，以增强打底层与基底材料的附着力，可显著提高膜层结合力。专利技术中提供的一种高附着力金属涂层及其制备工艺，使用磁约束过滤聚焦纯离子镀膜技术，在高真空状态下镀制无氢DLC膜多层功能交替的硬质功能薄膜，该工艺不仅提高基材表面的硬度，膜层均匀性好，同时具有较强的机械耐磨性和耐环境性能。
附图说明
[0025]图1为本专利技术所述的一种高附着力金属涂层的示意图。
具体实施方式
[0026]下面结合附图对本专利技术作进一步的详细说明。在本专利技术的描述中，需要理解的是，方位词如“上、下”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
[0027]一种高附着力金属涂层，包括：
[0028]基底，基底为不锈钢、高速钢、合金钢、钛合金或铝合金；
[0029]打底层，其沉积在所述基底上，第一偏压下使用PVD法沉积Ni、Cr、Ti、W、Si或其混合物或其氮化物或其碳化物组成一层或几层的高结合力膜；膜厚一般为0.1
‑
1um；
[0030]金属层，其沉积在打底层上，第二偏压下使用PVD沉积Ni、Cr、Ti、W、Si或其混合物或其氮化物或其碳化物组成一层或几层的金属连接层；膜厚一般为0.1
‑
0.5um；
[0031]使用PVD法沉积的打底层和金属层的第一偏压和第二偏压在结构和硬度上具有关联性和奠基性。
[0032]过渡层，其沉积在金属层上，包括第一过渡层和第二过渡层，分别在第一偏压下和第二偏压下使用FCVA法沉积，所述第一过渡层和第二过渡层均包含一种基本元素氮化物或碳化物；第一过渡层膜厚在0.2um或其他，第一过渡层涂层硬度在1400Hv或其他；第二过渡层膜厚在0.3um或其他，第二过渡层涂层硬度可在1900Hv或其他。
[0033]功能交替层，其沉积在过渡层上，第三偏压下采用FCVA法沉积，其包含一种基本元素氮化物或碳化物，在第二本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种高附着力金属涂层，其特征在于，包括：基底；打底层，其沉积在所述基底上，使用PVD法沉积Ni、Cr、Ti、W、Si或其混合物或其氮化物或其碳化物组成一层或几层的高结合力膜；金属层，其沉积在打底层上，使用PVD沉积Ni、Cr、Ti、W、Si或其混合物或其氮化物或其碳化物组成一层或几层的金属连接层；过渡层，其沉积在金属层上，包括第一过渡层和第二过渡层，使用FCVA法沉积，所述第一过渡层和第二过渡层均包含一种基本元素氮化物或碳化物；功能交替层，其沉积在过渡层上，采用FCVA法沉积，其包含一种基本元素氮化物或碳化物，在第二过渡层表面附着交替设置的功能交替层；功能超硬层，其沉积在功能交替层上，采用FCVA法沉积，其包含一种基本元素氮化物或碳化物。2.根据权利要求1所述的一种高附着力金属涂层，其特征在于，所述基底为不锈钢、高速钢、合金钢、钛合金或铝合金。3.根据权利要求1所述的一种高附着力金属涂层，其特征在于，所述第一过渡层、第二过渡层、功能交替层和功能超硬层均为无氢DLC涂层，所述无氢DLC涂层中氢含量少于2％，sp3键含量大于90％。4.根据权利要求1所述的一种高附着力金属涂层，其特征在于，所述金属涂层的总厚度在1
‑
5u...

【专利技术属性】
技术研发人员：彭欣，曹志嫦，聂二伟，雷敬，石敬分，
申请(专利权)人：重庆中光学建设镀膜科技有限公司，
类型：发明
国别省市：