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专利号: 201910663609X
申请人: 江西科技师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 对金属材料的镀覆;用金属材料对材料的镀覆;表面化学处理;金属材料的扩散处理;真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆;金属材料腐蚀或积垢的一般抑制〔2〕
更新日期:2023-12-11
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摘要:

权利要求书:

1.一种纳米氮化铌铝钇/非晶氮化硅超硬复合涂层,其特征在于:所述超硬复合涂层为四层结构,最内层为纯铌粘结层,厚度为0.05-0.5微米;次内层为氮化铌过渡层,厚度为

0.05-1.0微米;次外层为氮化铌-氮化铌铝钇/氮化硅梯度层,厚度为0.1-1.0微米;最外层为氮化铌铝钇/氮化硅耐磨层,厚度为1-10微米;涂层总厚度1.2-12.5微米。

2.根据权利要求1所述的一种纳米氮化铌铝钇/非晶氮化硅超硬复合涂层,其特征在于,制备方法为:采用多弧离子镀纯铌靶沉积粘结层,采用多弧离子镀纯铌靶并通入氮气沉积氮化铌过渡层,采用多弧离子镀纯铌靶和铌铝硅钇合金靶并通入氮气沉积梯度层,采用多弧离子镀铌铝硅钇合金靶并通入氮气沉积耐磨层。

3.根据权利要求1或2所述的一种纳米氮化铌铝钇/非晶氮化硅超硬复合涂层,其特征在于:所述铌铝硅钇合金靶中铌的原子百分含量为30-60%,铝的原子百分含量为30-55%,硅的原子百分含量为5-15%,钇的原子百分含量为1-4%。

4.根据权利要求1或2所述的一种纳米氮化铌铝钇/非晶氮化硅超硬复合涂层,其特征在于:涂层沉积过程中引入H2,以降低涂层中的氧含量。

5.根据权利要求1或2所述的一种纳米氮化铌铝钇/非晶氮化硅超硬复合涂层及其沉积方法,涂层沉积方法为:硬质合金PCB微钻或铣刀,柄径3.175mm、刃径0.1-3.2mm,依次经除油、有机溶剂清洗、去离子水漂洗、烘干后装入涂层炉,真空抽至2.0×10-3Pa以下,温度100-

400℃,第一步对工件基体进行气体等离子清洗:通过气体离子源通入Ar和H2,分压分别为

0.05-0.5Pa和0.05-0.3Pa,离子源电流为1-15A,工件施加脉冲负偏压,频率5-80KHz、峰值

50-300V、占空比50-90%,对工件进行等离子清洗5-60min;

第二步对工件进行电弧等离子清洗:关闭气体离子源,脉冲负偏压频率5-80KHz、峰值

600-1500V、占空比10-50%,Ar和H2分压为0.05-0.5Pa和0.05-0.3Pa,打开电弧离子镀Nb靶,弧源电流40-100A,对工件进行轰击溅射清洗1-30min;

第三步沉积Nb粘结层:脉冲负偏压调至频率5-80KHz、峰值50-300V、占空比50-90%,Ar和H2分压分别为0.1-1.0Pa和0.05-0.3Pa,离子镀Nb靶弧源电流为50-200A,沉积纯Nb粘结层1-10min,厚度0.05-0.5微米;

第四步沉积NbN过渡层:脉冲负偏压保持不变,H2分压保持不变,关闭Ar,通入N2,分压为

0.1-1.0Pa,沉积NbN过渡层1-20min,厚度0.05-1.0微米;

第五步沉积梯度层:保持脉冲负偏压不变,N2和H2分压分别为1.0-3.0Pa和0.05-0.3Pa,Nb靶电流保持不变,NbAlSiY合金靶电流在给定时间内自40-60A线性增加到80-200A,沉积时间1-10min,厚度0.1-1.0微米;第六步沉积耐磨层:保持脉冲负偏压不变、N2和H2分压不变、关闭离子镀Nb靶,开启离子镀NbAlSiY合金靶,弧源电流80-200A,沉积纳米双相复合耐磨层20-200min,厚度1-10微米;

镀膜停止后冷却1h后打开涂层炉取出工件,涂层总厚度1.2-12.5μm。