一种基于高功率脉冲磁控溅射技术的TiCN涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开一种TiCN涂层的制备方法，包括以下步骤：S1、将金属基体抛光处理，再超声清洗，然后进行离子轰击，得到清洗后的基体；S2、将清洗后的基体置停留在Ti靶之前，通过功率20kW的脉冲反应，溅射获得TiN过渡层；S3、将溅射TiN过渡层后的基体停留在Ti靶之前，通过功率20kW脉冲反应，溅射TiCN过渡层；S4、将溅射TiCN过渡层后的基体停留在Ti靶之前，通过功率20kW脉冲反应，溅射TiCN顶层硬度层。本发明专利技术得到的TiCN涂层涂层的硬度可达到35GPa以上，同时具有低于0.1的摩擦系数，具有较好的润滑性能，拓宽了刀具涂层的研究范围，可以在复杂的切削环境下工作。切削环境下工作。

【技术实现步骤摘要】
一种基于高功率脉冲磁控溅射技术的TiCN涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于保护性涂层领域，具体涉及一种基于高功率脉冲磁控溅射技术(HIPIMS)的高硬度和低摩擦系数TiCN涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]以AF1(含钴～12％)和KH03(含钴～10％)钨钢为基体的刀具用钢，在切削加工中具有广泛应用。从刀具性能来看，其表面特性对切削加工的效率、精度、表面质量有着决定性的影响。为了更好地提高刀具的切削性能，比较有效的一种方法是采用各种涂层技术在基体上涂覆上一层或多层高硬度、高耐磨损性能的材料。刀具表面上的涂层作为一个化学屏障和热屏障，减少了刀具的月牙洼磨损，可以显著地提高加工效率、提高加工精度、延长刀具使用寿命、降低加工成本。
[0003]涂层薄膜与刀具基体结合特性，可提高刀具的耐磨性而不降低基体的韧性，从而降低刀具与工件的摩擦因素，延长刀具的使用寿命。然而，随着刀具使用条件越来越苛刻，不仅对刀具涂层的硬度提出了更高的要求，还要求涂层材料具有良好的自润滑性能，才能有效地改善刀具的使用性能。
[0004]基于Ti本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TiCN涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1、基体的清洗：将金属基体抛光处理，再超声清洗，然后进行离子轰击，得到清洗后的基体；S2、溅射TiN过渡层：将清洗后的基体置停留在Ti靶之前，通过功率20kW的脉冲反应，溅射获得TiN过渡层；S3、溅射TiCN过渡层：将溅射TiN过渡层后的基体停留在Ti靶之前，通过功率20kW脉冲反应，溅射TiCN过渡层；S4、溅射TiCN顶层硬度层：将溅射TiCN过渡层后的基体停留在Ti靶之前，通过功率20kW脉冲反应，溅射TiCN顶层硬度层。2.根据权利要求1所述TiCN涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述超声清洗方法包括依次使用无水酒精和丙酮在功率30kHz下超声清洗，时间均为5min。3.根据权利要求1所述TiCN涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1中所述离子轰击条件为抽真空到6
×
10
‑3Pa后通入Ar气至维持真空度在0.4Pa；离子轰击的功率为1500W，时间为30min。4.根据权利要求1所述TiCN涂层的制备方法，其特征在于，步骤S2中脉冲反应溅射的条件包括溅射时脉冲频率2500Hz，脉冲宽度100us，最大峰值电流450A，气压为0.4Pa，Ar气流量：250sccm，N2气流量：150sccm；层厚200nm。5.根据权利要求1所述TiCN涂层的制备方法，其特征在于，步骤S3中脉冲反应溅射的条件包括溅射时Ar气流量为250
‑
300sccm，N2气流量为30
‑
75sccm；C2H2气体流量为10
‑
60sccm，脉冲频率2500Hz，脉冲宽度100us，最大峰值电流250
‑
300A，气压为0.4～0.5Pa；层厚1
‑
3μm。6.根据权利要求1所述TiCN涂层的制备方法，其特征在于，步骤S4中脉冲反应溅射的条件包括溅射时Ar气流量为300sccm，...

【专利技术属性】
技术研发人员：李建中，冯利民，何哲秋，胡剑南，吴静怡，石俊杰，于凯，
申请(专利权)人：上海新弧源涂层技术有限公司，
类型：发明
国别省市：