一种自润滑梯度复合超硬膜及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种自润滑梯度复合超硬膜及其制备方法，所述超硬膜包括依次设置的CrN打底层、TiN过渡层和Ti（C，N）工作层。所述制备方法包括准备真空镀膜设备；工件预处理；工件加热与离子刻蚀；CrN打底层的制备；TiN过渡层的制备；Ti（C，N）工作层的制备。本发明专利技术所制备的超硬薄膜，在Ti(C,N)工作层中包含晶体相TiN、TiC、Ti(C,N)以及非晶相C，使薄膜具有优异的韧性，同时兼具超高硬度，硬度值可高达62GPa，同时薄膜中非晶相C的出现使得该薄膜的摩擦系数可以保持在0.4～0.5，具有优良的综合性能。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及的是一种利用多弧离子镀方法制备的超硬耐磨材料，尤其涉及的是。
技术介绍
随着高新技术的飞速发展，对模具表面性能的要求越来越高，尤其是在高温、高压、重载等条件下工作的精密模具。模具在服役过程中常因磨损、断裂和疲劳等而失效。这主要是由于高温、高压、高摩擦、交变应力和局部应力集中的作用以及模具硬度、强度、刚性偏低和润滑条件差等引起的。为避免模具过早失效，其工作面必须要求具有高硬度、自润性、高热稳定性及耐蚀性等。多弧离子镀膜技术在几十年的时间里有了突飞猛进的发展，该技术制备的自润滑超硬膜能使零模具表面的性能、使用寿命在经济上获得最优化的效果，因而在涂层市场上有广阔的前景。Ti (C，N)兼有TiC和TiN两种材料的优点，它在涂覆过程中可通过连续改变C、N的成分来控制Ti(C，N)的性能，并形成不同成分的多层结构，降低涂层的内应力，提高韧性。目前生产的一些工具，如瑞典Sandvik公司推荐用于加工钢料的GC4000系列刀片、日本东芝公司的T715X和T725X涂层刀片中均含有Ti (C，N)涂层成分。Ti (C，N)涂层的制备工艺有多种，早期工业界常用高温CVD法沉积Ti ((本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种自润滑梯度复合超硬膜，其特征在于，所述超硬膜包括依次设置的CrN打底层、TiN过渡层和Ti（C，N）工作层，所述Ti（C，N）工作层包括晶体相TiN、TiC、Ti（C，N）以及非晶相C；Ti（C，N）工作层中，非晶相C的含量由超硬膜表面到TiN过渡层和Ti（C，N）工作层的界面处逐渐降低，晶体相TiC的含量由超硬膜表面到TiN过渡层和Ti（C，N）工作层的界面处逐渐增加。

【技术特征摘要】
1.一种自润滑梯度复合超硬膜，其特征在于，所述超硬膜包括依次设置的CrN打底层、TiN过渡层和Ti (C，N)工作层，所述Ti (C，N)工作层包括晶体相TiN、TiC、Ti (C，N)以及非晶相C;Ti (C，N)工作层中，非晶相C的含量由超硬膜表面到TiN过渡层和Ti (C，N)工作层的界面处逐渐降低，晶体相TiC的含量由超硬膜表面到TiN过渡层和Ti (C，N)工作层的界面处逐渐增加。2.根据权利要求1所述的自润滑梯度复合超硬膜，其特征在于所述超硬膜的总厚度为5 7 μ m，CrN打底层和TiN过渡层总厚度为2. 5 4 μ m，Ti(C，N)工作层厚度为1. 5 3 μ m03.—种如权利要求1或2所述的自润滑梯度复合超硬膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤 (1)准备真空镀膜设备 将两列阴极多弧Ti靶和一列Cr靶分别安装在真空镀膜室壁的三侧，每列四块靶材，相邻两列靶材的夹角为120° ； (2)工件预处理 对工件表面进行喷砂处理，然后用气枪吹去表面的砂，再将工件放入纯水中超声波清洗，然后将工件放入加有防锈液的清洗机中超声处理，最后将工件烘干； (3)工件加热与离子刻蚀 将预处理后的工件装夹在真空镀膜室的转台上，抽真空至4X 10_3Pa后，通入N2和Ar气，使镀膜室内的真空度维持在1.5Pa，同时使镀膜室内温度维持在450°C，对工件施加600 800V直流偏压，启动Cr靶，镀膜室内由弧光放电与辉光放电效应产生的高能电子和离子在电场作用下轰击工件表面，对工件进行清洗刻蚀20 50分钟； (4)CrN打底层的制备 将工件上的负偏压调节至150V，停止Ar气通入，N2气体流量设为380 400sccm，使镀膜室内的压强保持在O. 8Pa，同时使镀膜室温度维持在480°C，Cr靶开启，两列Ti靶关闭，Cr靶的靶电流为80A，...

【专利技术属性】
技术研发人员：邰召勤，张世宏，李金龙，
申请(专利权)人：安徽天一重工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：