一种超硬膜层制造方法与流程

金属材料;冶金;铸造;磨削;抛光设备的制造及处理,应用技术8min。21.较为优化地，步骤一中，基材为铜、铁、锌、铝、合金中的一种或多种。22.较为优化地，步骤二中，cr靶、ti靶、w靶的靶电流均为10-20a，沉积时维持气压为0.4-0.5pa，偏压为100-120v。23.较为优化地，步骤s31中，乙炔气量由20-30sccm升至80-90sccm的时间控制为10min以内。24.较为优化地，步骤四中，开cr弧靶，靶电流为60-70a。25.较为优化地，步骤二中，制备纯金属底层时，将氩气气压升高至4.5×10-1pa。26.较为优化地，所述cr靶的靶电流为10-20a，ti靶的靶电流为10-18a、w靶的靶电流为10-20。27.与现有技术相比，本发明所达到的有益效果是：28.(1)本发明采用cr靶、ti靶、w靶作为靶材制备膜层，按不同的膜层硬度进行交替成膜，既能有效利用wc高硬度的材料性能，又减缓硬度梯度陡变状态，降低内应力集中风险。29.(2)普通发明中的膜层由单纯磁控溅射膜层构成，本发明提出的新膜层组合由多弧沉积膜层和磁控溅射沉积组成，具体为按照阴极弧沉积膜层+溅射沉积膜层+阴极弧沉积膜层+溅射沉积膜层交替组成，有利于形成高密度位错，有效阻止晶面滑移，从微观结构层面提高膜层总体强度，硬度。30.(3)本发明膜层在生长过程中，会形成软硬膜层交替生长，有利于膜层组成元素扩散，进一步改善内应力集中现象。31.(4)本发明通过改良膜层组织结构达到提高显微硬度的效果，拓展了膜层性能，避免单纯依靠膜厚提高性能，节省了生产时间与资源，有较好的经济与社会效益。具体实施方式32.下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。33.实施例134.步骤一：弧靶轰击清洗：35.(1)取基材，清洗，烘干，得到处理后的基材，通入氩气，气压为1.5×10-1pa，开3只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为70a，偏压为500v，时间为3min，关cr弧靶；36.(2)再次开另外3只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为70a，偏压为500v，时间为3min；37.(3)清洗结束，关cr弧靶；38.步骤二：制备纯金属底层：39.(1)开cr靶打底层，靶电流为15安培，成膜8分钟，气压保持在0.4pa，偏压为100v；40.(2)开ti靶，靶电流为12安培，成膜3分钟，气压保持在0.4pa，偏压为100v；41.(3)开w靶，靶电流为15安培，成膜3分钟，气压保持在0.4pa，偏压为100v；42.步骤三：制备硬化层：43.(1)通入乙炔，将乙炔气量由在10min中内由20sccm升至80sccm，保持10分钟，偏压为100v；降乙炔气量至20sccm；44.(2)重复步骤三(1)4-6次，最后一次将乙炔气量降至30sccm，关ti靶，关cr靶；45.步骤四：制备加硬层：保持w靶开启，电流为15a，氩气气压保持0.4pa不变，开3只cr弧靶，靶电流为60a，偏压为100v，时间为4min，关cr弧靶；再次开另外3只cr弧靶，靶电流为60a，偏压为100v，时间为4min；46.步骤五：制备颜色层：关cr弧靶，保持w靶开启，调整气压至0.5pa，通入乙炔130sccm。40分钟，结束镀膜。47.实施例248.步骤一：弧靶轰击清洗：49.(1)取基材，清洗，烘干，得到处理后的基材，通入氩气，气压为1.5×10-1pa，开2只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为60a，偏压为400v，时间为2min，关cr弧靶；50.(2)再次开另外2只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为60a，偏压为400v，时间为2min；51.(3)清洗结束，关cr弧靶；52.步骤二：制备纯金属底层：53.(1)开cr靶打底层，靶电流为15安培，成膜6分钟，气压保持在0.45pa，偏压为110v；54.(2)开ti靶，靶电流为12安培，成膜2分钟，气压保持在0.45pa，偏压为110v；55.(3)开w靶，靶电流为15安培，成膜2分钟，气压保持在0.45pa，偏压为110v；56.步骤三：制备硬化层：57.(1)通入乙炔，将乙炔气量由在10min中内由25sccm升至85sccm，保持10分钟，偏压为150v；降乙炔气量至25sccm；58.(2)重复步骤三(1)4-6次，最后一次将乙炔气量降至35sccm，关ti靶，关cr靶；59.步骤四：制备加硬层：保持w靶开启，电流为10-20a，氩气气压保持0.4pa不变，开2只cr弧靶，靶电流为65a，偏压为80v，时间为4.5min，关cr弧靶；再次开另外2只cr弧靶，靶电流为65a，偏压为80v，时间为4.5min；60.步骤五：制备颜色层：关cr弧靶，调整气压至0.5pa，开w靶，通入乙炔130sccm。40分钟后，关w靶，结束镀膜。61.实施例362.步骤一：弧靶轰击清洗：63.(1)取基材，清洗，烘干，得到处理后的基材，通入氩气，气压为1.5×10-1pa，开4只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为55a，偏压为600v，时间为4min，关cr弧靶；64.(2)再次开另外4只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为55a，偏压为600v，时间为4min；65.(3)清洗结束，关cr弧靶；66.步骤二：制备纯金属底层：67.(1)开cr靶打底层，靶电流为20安培，成膜8分钟，气压保持在0.5pa，偏压为120v；68.(2)开ti靶，靶电流为20安培，成膜3分钟，气压保持在0.5pa，偏压为120v；69.(3)开w靶，靶电流为20安培，成膜3分钟，气压保持在0.5pa，偏压为120v；70.步骤三：制备硬化层：71.(1)通入乙炔，将乙炔气量由在10min中内由30sccm升至90sccm，保持10分钟，偏压为200v；降乙炔气量至30sccm；72.(2)重复步骤三(1)4-6次，最后一次将乙炔气量降至40sccm，关ti靶，关cr靶；73.步骤四：制备加硬层：保持w靶开启，电流为20a，氩气气压保持0.4pa不变，开4只cr弧靶，靶电流为70a，偏压为120v，时间为5min，关cr弧靶；再次开另外4只cr弧靶，靶电流为70a，偏压为120v，时间为5min；74.步骤五：制备颜色层：关cr弧靶，调整气压至0.5pa，开w靶，通入乙炔130sccm。40分钟后，关w靶，结束镀膜。75.对比例1：单纯磁控溅射膜层。76.步骤一：弧靶轰击清洗：通入氩气，使炉内气压达到1.2×10-1pa77.(1)取基材，清洗，烘干，得到处理后的基材，开3只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为70a，偏压为600v，时间为4min，关cr弧靶；78.(2)再次开另外3只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为70a，偏压为600v，时间为4min；79.(3)清洗结束，关cr弧靶；80.步骤二：制备纯金属底层：81.开w靶打底层，靶电流为15安培，成膜8分钟，气压保持在0.5pa，偏压为100v；82.步骤三：制备硬化层：83.通入乙炔，将乙炔气量由在10min中内由30sccm升至90sccm，保持130分钟，偏压为100v；84.步骤四：制备颜色层：保持w靶运行，保持气压0.5pa，通入乙炔130sccm。30分钟后，结束镀膜。85.对比例2：单纯磁控溅射膜层86.步骤一：弧靶轰击清洗：通入氩气，使炉内气压达到1.2×10-1pa87.(1)取基材，清洗，烘干，得到处理后的基材，开3只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为65a，偏压为600v，时间为4min，关cr弧靶；88.(2)再次开另外3只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为65a，偏压为600v，时间为4min；89.(3)清洗结束，关cr弧靶；90.步骤二：制备纯金属底层：91.开w靶打底层，靶电流为17安培，成膜8分钟，气压保持在0.5pa，偏压为100v；92.步骤三：制备硬化层：93.保持w靶运行，通入乙炔，将乙炔气量由在10min中内由30sccm升至90sccm，保持130分钟，偏压为100v；94.步骤四：制备颜色层：w靶继续运行，保持气压0.5pa，通入乙炔130sccm。30分钟后，结束镀膜。95.对比例3：单纯磁控溅射膜层96.步骤一：弧靶轰击清洗：通入氩气，使炉内气压达到1.2×10-1pa97.(1)取基材，清洗，烘干，得到处理后的基材，开3只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为65a，偏压为600v，时间为4min，关cr弧靶；98.(2)再次开另外3只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为65a，偏压为600v，时间为4min；99.(3)清洗结束，关cr弧靶；100.步骤二：制备纯金属底层：101.开ti靶，靶电流为15安培，成膜3分钟，气压保持在0.4pa，偏压为100v；102.开w靶，靶电流为17安培，成膜7分钟，气压保持在0.5pa，偏压为100v；103.步骤三：制备硬化层：104.保持w靶运行，通入乙炔，将乙炔气量由在10min中内由30sccm升至90sccm，保持130分钟，偏压为100v；105.步骤四：制备颜色层：w靶继续运行，保持气压0.5pa，通入乙炔130sccm。30分钟后，结束镀膜。106.对比例4：单纯磁控溅射膜层107.步骤一：弧靶轰击清洗：通入氩气，使炉内气压达到1.2×10-1pa108.(1)取基材，清洗，烘干，得到处理后的基材，开3只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为65a，偏压为600v，时间为4min，关cr弧靶；109.(2)再次开另外3只cr弧靶，对处理后的基材进行轰击清洗，靶电流为65a，偏压为600v，时间为4min；110.(3)清洗结束，关cr弧靶；111.步骤二：制备纯金属底层：112.开cr靶打底层，靶电流为17安培，成膜7分钟，气压保持在0.4pa，偏压为100v；113.开w靶，靶电流为17安培，成膜3分钟，气压保持在0.5pa，偏压为100v；114.步骤三：制备硬化层：115.保持w靶运行，通入乙炔，将乙炔气量由在10min中内由30sccm升至90sccm，保持130分钟，偏压为100v；116.步骤四：制备颜色层：w靶继续运行，保持气压0.5pa，通入乙炔130sccm。30分钟后，结束镀膜。117.实验118.取实施例1至实施例3、对比例1至对比例2制备得到的镀膜基材进行性能测试，得到的结果如下表所示：使用球磨仪进行膜厚测量；使用划痕仪进行划痕仪测试，载荷为250g；使用震盘方法，对膜层进行耐磨测试。[0119][0120]结论：由表上数据对比可知，由本发明提供的方法，使用多弧沉积膜层和磁控溅射沉积交替制备超硬膜层，得到的超硬膜硬度更好，内应力集中现象得到改善。通过震盘方法，对膜层进行耐磨测试，由此表上数据对比可知，膜的内应力情况得到改善，使用寿命增长。[0121]最后应说明的是：以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。









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