碳氮钛铬复合涂层表面处理高尔夫球头的方法技术

本发明专利技术公开了一种碳氮钛铬复合涂层表面处理高尔夫球头的方法，它是在真空条件下，将纯金属钛，铬，石墨气化然后通入氩气、氮气和乙炔气体，并形成等离子体，通过合金化原理，利用物理气相沉积的方法，在高尔夫球头表面形成一种碳氮钛铬的复合涂层。经本发明专利技术方法处理后的高尔夫球头具有珍珠般的亮黑色外观，良好的耐溶剂性能、耐腐蚀性、耐冲击性能和良好的金属附着牢固度。同时，涂层具有良好的综合机械性能，既具有一定的硬度，又具有一定韧性，完全满足高尔夫球头的表面质量要求。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种。技术背景随着人们生活水平的提高，高尔夫球运动也迅速发展起来，市场上对高尔夫球具 的需求量也迅速增加。高尔夫球杆是高尔夫球运动中的基本装备，由球头、杆身、握把组成。高尔夫球头 对表面质量要求非常严格，甚至超过了对航空钛合金精铸件的最高质量级别的标准。为了 使高尔夫球头符合使用要求，往往需要对高尔夫球头进行表面处理。表面处理高尔夫球头的方法以往采用表面电镀一层纯金属，比如铬，这种方法严 重污染环境，逐渐被淘汰。申请号为200610083651. 7、专利技术名称为“高尔夫球头表面硬化处理方法”的中国发 明专利申请于2007年12月5日公开了一种高尔夫球头表面硬化处理方法，包括一备制高 尔夫球头的备制步骤，及一光束照射步骤，该光束照射步骤是将该高尔夫球头置入一充满 保护性气体的腔体内，利用一可产生高能量光束的光束产生器照射该高尔夫球头，借以进 行热处理，而使该高尔夫球头的表面达到硬化的效果。利用该光束产生器的高能量光束照 射于该高尔夫球头的局部表面，并配合保护性气体形成保护表面与冷却效果，达到表面的 硬化并可控制硬化区域与硬化层的深度。但该专利的光束照射设备价格昂贵，难以实施。还有采用自动沉积涂料、通过化学反应、使涂料自动覆盖在高尔夫球头表面的方 法，采用丙稀酸乳液或环氧树脂为基本材料制作自动沉积涂料，这种方法的缺点在于丙稀 酸乳液自动沉积涂料易产生热粘冷脆性能，因而抗回粘性和耐热性均不佳，而且环氧树脂 自动沉积涂料的户外耐候性差。近来也有采用氮化钛、碳化钛等单一的金属化合物涂层，然而这种化合物在组织 结构上易形成间隙相，即形成它们的非金属元素和金属元素的原子半径比值均小于0. 59， (这在金属学上称之为间隙相)。因而其性能上存在的共同的特点就是硬而脆，这是因为单 一的金属化合物涂层在成膜长大过程中都是以柱状晶粒成膜并长大，为了获得一定的厚 度，这种垂直于工件表面生长的柱状晶常常较为发达，在柱状晶晶粒之间往往存在着较多 的杂质，因此抗晶间腐蚀性能差，表面光洁度不佳，内应力也大，极易剥落。
技术实现思路
本专利技术需要解决的技术问题就在于克服现有技术的缺陷，提供一种碳氮钛铬复合 涂层表面处理高尔夫球头的方法，所述方法为在真空条件下，将纯金属钛、铬和石墨气化， 然后通入氩气、氮气和乙炔气体，并形成等离子体，通过合金化原理，利用物理气相沉积的 方法，在高尔夫球头表面形成一种碳氮钛铬的复合涂层。经本专利技术方法处理后的高尔夫球 头表面具有珍珠般的亮黑色外观，具有良好的耐溶剂性能、耐腐蚀性、耐冲击性能和良好的 金属附着牢固度。同时，涂层具有良好的综合机械性能，既具有一定的硬度，又具有一定韧性，完全满足高尔夫球头的表面质量要求。为解决上述问题，本专利技术采用如下技术方案本专利技术提供了一种，所述方法为在真空 条件下，将纯金属钛、铬和石墨气化，然后通入氩气、氮气和乙炔气体，并形成等离子体，通 过合金化原理，利用物理气相沉积的方法，在高尔夫球头表面形成一种碳氮钛铬的复合涂 层。具体地，所述方法包括下列步骤(一)、设备准备设备包括以下几个部分1.真空室真空室也称炉体，是一个用不锈钢板焊接而成的真空容器，在真空室顶板上吊装布置 着多个成对的柱状中频磁控靶和一只柱状电弧蒸发靶，柱状中频磁控靶分别为两对钛靶、 一对铬靶和一对石墨靶；两对钛靶分别为1#钛靶和3#钛靶，一对铬靶为4#铬靶，一对石墨 靶为姊石墨靶，一只柱状电弧蒸发靶也称柱弧；在真空室底板上安装有用来装卡高尔夫球头工件的工件架，工件架成星形轮系分布， 兼有公转和自转，转速为每转1-2分钟；2.真空系统由高真空分子泵，低真空罗茨泵和旋片式机械泵，以及阀门管道构成，用以提供涂层工 艺必须的真空室的真空状态；极限真空度为6X10—4帕，压升率即漏气率为每小时小于0. 5 帕；3.供气系统由高压气瓶、质量流量计和不锈钢管路构成，为完成涂层工艺提供工作气体氩气，及反 应气体氮气和乙炔气。4.加热系统在真空室顶板上吊装布置有辐射管式加热器和铠装热电偶测温装置，以提供涂层工艺 必须的温度，以保证涂层所需的温度在室温至300°C随意调节；5.供电系统由自动控制电器柜和动力电源柜组成；自动控制电器柜提供设备工作时所需的精准的各种程序动作的控制，如泵，阀门、工件 架旋转及转速、供气等；动力电源柜提供涂层工艺所需的大功率的动力电源，如柱状中频磁控靶电源，直流电 压20V，电流0-150A ；工件偏置脉冲电源，功率为30千瓦占空比0 90%可调；供电可分低、 中、高三档；最高电压为1200V ；动力电源是产生金属等离子体不可缺少的动力来源；6.涂层材料涂层材料分为气体和固体两类；a)、气体材料为99.99%高纯度氩气、氮气和乙炔气，由市售标准高压气瓶提供；b)、固体材料为金属钛、金属铬和石墨；(二)、工艺流程 1.抽真空抽真空用以获得起始的真空度，也称本底真空度；首先开启低真空旋片式机械泵，粗抽使真空室压力达2-4帕，然后开启高真空分子 泵,使真空室压力达4X 10_3 帕至6. 5X ΙΟ"3帕，同时开启加热器，使真空室温度加热到 1750C 215°C ；2.清洗 清洗工件表面1)辉光清洗用氩离子轰击工件表面往真空室导入氩气，400sCCm，真空室压力为2. 1帕；开启工件偏压电源，电压1000V，电流3A，占空比50%，时间900秒；2)钛离子轰击清洗用金属钛离子轰击工件表面，导入真空室氩气为85 sccm，真空室压力为UXKT1帕； 开启柱状电弧蒸发源电压25V，电流120A.开启工件偏压电源，电压800V，电流1. 5A，占空比60%，时间600秒；3)综合清洗用金属钛离子、铬离子和碳离子共同轰击清洗工件表面，氩气增至180 sccm，真空 室压力为2.8X10—1帕；开启柱状电弧蒸发靶，电压25V,电流120A ；按下列条件开启中频磁控靶1#钛靶电压483V，电流29. 8A ；3#钛靶电压472V，电流29. 8A ；2#石墨靶电压49IV，电流4. 6A ；4#铬靶电压466V，电流17. 7A ；开启工件偏压电源，电压700V，电流6A ；时间480秒；3.复合涂层第一步氩气为180 sccm，气压3 X KT1帕，开启始导入氮气10 sccm;开启柱状电弧蒸发靶，电压25V，电流120A ；按下列条件开启中频磁控靶开启1#钛靶，电压478V，电流29. 8A ；开启3#钛靶，电压464V，电流29. 8A ；开启2#铬靶，电压492V，电流4. 6A ；开启4#石墨靶，电压413V，电流198A ；开启工件偏压电源，电压500V，电流6. 6A，占空比70%，时间 180秒；第二步氩气180 sccm，气压3 X KT1巾白，氮气20 sccm ；开启柱状电弧蒸发靶，电压25V，电流120A ；按下列条件开启中频磁控靶开启1#钛靶，电压473V，电流29. 8A ；开启3#钛靶，电压461V，电流29. 8A ；开启2#铬靶，电压493V，电流4. 7A ；开启4#石墨靶，电压466V，电流15. 8A ；开启工件偏压电源，电压350V，电流5. 7A ，占空比70%，时间180秒；第三步氩气180 sccm，气压3X10—1帕，氮气30 sccm ；开启柱状本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳氮钛铬复合涂层表面处理高尔夫球头的方法，其特征在于：所述方法为在真空条件下，将纯金属钛、铬和石墨气化，然后通入氩气、氮气和乙炔气体，并形成等离子体，通过合金化原理，利用物理气相沉积的方法，在高尔夫球头表面形成一种碳氮钛铬的复合涂层。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：范文波，杨子伟，
申请(专利权)人：范文波，
类型：发明
国别省市：81[中国|广州]