【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及涂层，具体涉及一种具有自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层的制备工艺。
技术介绍
1、硬质涂层发展对刀具切削水平起决定作用，传统氮化物涂层通过添加不同元素来改善其性能，但较少主元限制了日益严苛的加工要求。高熵合金的问世突破了这一瓶颈，高熵涂层逐渐引发人们关注。高熵氮化物作为重要组成部分，因其由多主元制备而成，极大地丰富了合金种类，使涂层具有高强度、低磨损等优异性能，在刀具切削等方面具有广泛应用前景，通过控制v靶电流获得高性能刀具涂层材料，完善了高熵合金理论体系。
2、随着航空航天、国防军工、机械制造等行业迅速发展，对钨钼合金等耐高温材料的需求量迅速增加，更对其加工质量和效率提出严苛要求。钨钼合金等难加工材料导热系数较低，自身强度高，属于典型难加工材料，加工时切削力较大，导致刀具磨损严重，服役时间降低。目前加工钨钼合金这类难加工材料以硬质合金刀具为主，但在高速干切削环境下，硬质合金刀具磨损严重，刀具寿命短，这无疑对刀具基体和防护涂层提出了更严苛要求。为响应绿色加工理念，在刀具涂层中添加固体润滑剂，保证加工质量的同时提高了生产效率，实现刀具“延寿”。
3、过渡金属氮化物的键结构由共价键、离子键以及金属键共同组成，因具备优异的抗氧化性能、出色的耐磨性能、良好的耐腐蚀性能以及相对低的残余应力，而被应用于切削工具中，从而引起人们对金属氮化物薄膜的探索兴趣。研究初期tialn涂层表现出较高的抗氧化性，甚至应用温度可超过800℃，曾作为一种成功的涂层广泛应用在机械制造行业，但随着被加工材料性能的提
技术实现思路
1、为进一步提高现有alcrtisin涂层的耐磨性，本专利技术的目的在于提供一种具有自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层的制备工艺，采用电弧离子镀膜技术，在alcrtisin涂层中掺杂v元素，形成alcrvtisin涂层，通过工艺设计以及优化v元素含量制备出兼具高硬度、高耐磨、自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层。
2、为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：
3、一种具有自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层的制备工艺，是采用电弧离子镀膜技术在基体上沉积alcrvtisin高熵合金涂层，其中靶材选取金属alcrsi靶、altisi靶以及v靶；沉积alcrvtisin高熵合金涂层时：本底真空度为3.0×10-3pa以上，沉积温度430-470℃，沉积压强调节至2.8-3.0pa，同时开启alcrsi靶、altisi靶以及v靶，alcrsi靶电流为95-100a，altisi靶电流为80 -85a，v靶电流75-95a，设置脉冲偏压为-100～-110v，通入ar和n2；沉积时间120-150min，根据实验要求设置不同v靶电流。
4、进一步地，沉积alcrvtisin高熵合金涂层时，通入ar的流量为50-60sccm，通入n2的流量为550-600sccm；脉冲偏压的频率为45-50khz，脉宽6-8μs。
5、所述具有自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层的制备工艺，具体包括如下步骤：
6、(1)将清洗后的基体固定于镀膜室内旋转架上，抽真空到真空度为3.0×10-3pa以上；所述基体为金属(硬质合金基片、不锈钢片)或硅片，所述v靶材纯度为99.5％，其余靶材纯度均为99.95％。
7、(2)对基体依次进行辉光放电清洗和离子轰击清洗；所述辉光放电清洗的过程为：将炉腔加热制430-470℃，通入氩气380-400sccm，通过调整节流阀使工作压强升至2.3-2.4pa，设置脉冲偏压-780～-800v，频率10-15khz，脉宽6-8μs，对基体进行辉光清洗15-30min；所述离子轰击清洗过程为：辉光放电清洗后，通入180-220sccm的氩气，工作压强为0.5-0.6pa，开启cr靶，cr靶电流为85-92a，保持与辉光清洗时同样的频率与脉宽不变，依次在-800v、-600v、-400v、-200v的脉冲偏压下各轰击2min。
8、(3)沉积crn过渡层，以提高工作层与基体的结合强度，沉积crn过渡层的过程为：在辉光放电清洗和离子轰击清洗后，保持cr靶开启，通入180-200sccm的反应气体n2以及40-50sccm的ar，调整节流阀将工作压强升高至0.9-1.1pa，脉冲偏压-100～-110v，频率50-60khz，脉宽6-8μs，沉积时间为10-20min。
9、(4)沉积alcrvtisin高熵合金涂层。
10、本专利技术所制备的alcrvtisin高熵合金涂层中，v为17.5-23.05wt.％，al为17.0-21.0wt.％，cr为7.2-9.0wt.％，ti为5.0-6.5wt.％，si为3.5-4.5wt.％，n为42-46wt.％。
11、本专利技术所制备的alcrvtisin高熵合金涂层是由alcrsi靶、altisi靶以及v靶共同沉积而成，沉积alcrvtisin高熵合金涂层时，当v靶电流为75-95a时，涂层中v元素含量为17.5-23.05wt.％；优选v靶电流为80-90a，此时涂层中v元素含量为18.4-20.26wt.％；更优选v靶电流为83-87a，此时涂层中v元素含量为19.80-20.20wt.％。
12、所述alcrvtisin高熵合金涂层为面心立方(fcc)晶相和密排六方(hcp)晶相双相结构，面心立方晶相包括aln、crn、tin、vn相，密排六方晶相包括hcp-aln相，面心立方晶相中的fcc-tin、fcc-aln、fcc-vn均沿(200)晶面择优生长。
13、所述alcrvtisin高熵合金涂层的硬度高于27gpa，涂层的临界载荷最高可达84.2n，涂层的磨损率低至2.54×10-3μm3/n·μm。
14、本专利技术的设计机理如下：
15、本专利技术采用电弧离子镀膜技术在硬质合金片、sus304不锈钢和单晶si片上沉积alcrvtisin高熵合金涂层。
16、alcrtisin涂层具有较高的硬度、韧性以及高温热稳定性，在机械加工生产中得到广泛应用，但在干式切削时，刀具的摩擦系数高，切削力较大，切削温度过高，造成刀具严重磨损。过渡族金属v元素作为固体润滑剂的一种，在摩擦环境下易与空气中氧气结合生成润滑相氧化物v2o5，使涂层内部形成低剪切模量的滑移平面，将大大降低刀具切削时的磨损率。然而润滑相氧化物的含量较高，容易造成涂层硬度下降；v元素含量较低本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种具有自润滑性能的AlCrVTiSiN高熵合金涂层的制备工艺，其特征在于：该工艺是采用电弧离子镀膜技术在基体上沉积AlCrVTiSiN高熵合金涂层，其中靶材选取金属AlCrSi靶、AlTiSi靶和V靶；沉积AlCrVTiSiN高熵合金涂层时：本底真空度为3.0×10-3Pa以上，沉积温度430-470℃，沉积压强2.8-3.0Pa，开启AlCrSi靶、AlTiSi靶以及V靶，AlCrSi靶电流95-100A，AlTiSi靶电流80-85A，V靶电流为75-95A，脉冲偏压-100～-110V，通入Ar和N2，沉积时间120-150min，根据不同实验要求选择V靶电流。
2.根据权利要求1所述的具有自润滑性能的AlCrVTiSiN高熵合金涂层的制备工艺，其特征在于：沉积AlCrVTiSiN高熵合金涂层时，通入Ar的流量为50-60sccm，通入N2流量为550-600sccm；脉冲偏压的频率为45-50KHz，脉宽6-8μs。
3.根据权利要求1或2所述的具有自润滑性能的AlCrVTiSiN高熵合金涂层的制备工艺，其特征在于：该工艺具体包括如下步骤：<...
【技术特征摘要】
1.一种具有自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层的制备工艺，其特征在于：该工艺是采用电弧离子镀膜技术在基体上沉积alcrvtisin高熵合金涂层，其中靶材选取金属alcrsi靶、altisi靶和v靶；沉积alcrvtisin高熵合金涂层时：本底真空度为3.0×10-3pa以上，沉积温度430-470℃，沉积压强2.8-3.0pa，开启alcrsi靶、altisi靶以及v靶，alcrsi靶电流95-100a，altisi靶电流80-85a，v靶电流为75-95a，脉冲偏压-100～-110v，通入ar和n2，沉积时间120-150min，根据不同实验要求选择v靶电流。
2.根据权利要求1所述的具有自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层的制备工艺，其特征在于：沉积alcrvtisin高熵合金涂层时，通入ar的流量为50-60sccm，通入n2流量为550-600sccm；脉冲偏压的频率为45-50khz，脉宽6-8μs。
3.根据权利要求1或2所述的具有自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层的制备工艺，其特征在于：该工艺具体包括如下步骤：
4.根据权利要求3所述的具有自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层的制备工艺，其特征在于：步骤(2)中，所述辉光放电清洗的过程为：将炉腔加热至430-470℃，通入氩气380-400sccm，通过调整节流阀使工作压强升至2.3-2.4pa，设置脉冲偏压-780～-800v，频率10-15khz，脉宽6-8μs，对基体进行辉光放电清洗15-30min。
5.根据权利要求3所述的具有自润滑性能的alcrvtisin高熵合金涂层的制备工艺，其特征在于：步骤(2)中，所述离子轰击清洗过程为：辉光放电清洗后，通入氩气180-220sccm，工作压强0.5-0.6pa，开启cr靶，cr靶电流为85-92a，保持与辉光清洗时同样的频率与脉宽不变，依次在-800v、-600v、-400v、-200v的脉冲偏压下各轰...
【专利技术属性】
技术研发人员：王铁钢，熊龙宇，葛敏，白乌力吉，刘艳梅，阎兵，戚厚军，范其香，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学中国职业培训指导教师进修中心，
类型：发明
国别省市：
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