专利名称：电弧离子镀沉积氮化钛铌硬质薄膜技术的制作方法
技术领域：
本发明属于金属材料表面改性技术领域。
氮化钛薄膜镀覆在刀具或模具表面上会使寿命成倍提高，在八十年代曾引起了广泛的刀具技术革命，为机械加工业自动化生产线的迅速产业化，提供了关键条件。近年来，机加业要向更加高速和连续化生产方向发展以及工模具要在更加恶劣的环境下使用，单纯的氮化钛薄膜所具有的性能已不能完全满足这一要求。
添加其他合金元素可以改善并提高氮化钛薄膜的性能，即体现多元复合强化效应。
本发明的目的是提供一种薄膜硬度高、控制容易、操作简便的电弧离子镀沉积氮化钛铌硬质薄膜技术。
本发明的工艺机理是选择纯钛和纯铌的阴极靶材，两种靶材采用相间隔分离原则分别安放于电弧离子镀设备的多个弧源位置上，比如奇数号位置的弧源安放一种，而偶数号位置的弧源安放另一种，在镀膜阶段控制两种靶材的弧电流配置IT1/INb，来控制氮化钛铌薄膜中的钛铌相对含量，即(TixNb1-x)N中的x值，从而得到不同硬度的薄膜。
本发明的工艺过程是，先将工件清洗干燥后放入设备真空室中，经过抽真空、通氩气、启弧、加负偏压、溅射清洗、通氮气、镀膜、停弧、断电、炉冷等阶段后取出工件，其特征在于，在镀膜阶段，选择纯钛和纯铌作阴极靶材，纯钛和纯铌相间隔分别置于电弧离子镀的弧源位置上，镀膜时两种阴极靶材的弧电流配置IT1为60～95A，最好为70A；INb，为85～105A，最好为90A。
本发明的效果是合成的氮化钛铌薄膜硬度超过常用的氮化钛，如果在高速钢基体上，硬度达HV2600～3400；其中氮化钛铌(TixNb1-x)N中x＝0.45时，硬度达到峰值，为HV3400。
下面结合实施例对本发明做进一步的说明，本发明的工艺过程是，将高速钢基体工件经过清洗干燥后放入设备真空室中，纯钛和纯铌相间隔分别置于电弧离子镀的弧源位置上，抽真空到10-2Pa，通氩气到0.5Pa，启钛弧，弧流定在60A，加负偏压到-1000V，进行溅射清洗5分钟，停氩气、通氮气到0.4Pa，负偏压降到-300V，启铌弧，选择两种靶材的弧流配置为IT1为70A，INb为90A，开始镀膜，40分钟后停弧、停气、断电、炉冷1小时后，放掉真空取出工件，沉积合成3～4μm厚的氮化钛铌硬质薄膜，(TixNb1-x)N中的x为0.45，硬度达HV3400。
权利要求
1.电弧离子镀沉积氮化钛铌硬质薄膜技术的工艺过程是，先将工件清洗干燥后放入设备真空室中，经过抽真空、通氩气、启弧、加负偏压、溅射清洗、通氮气、镀膜、停弧、断电、炉冷等阶段后取出工件，其特征在于，在镀膜阶段，选择纯钛和纯铌作阴极靶材，纯钛和纯铌相间隔分别置于电弧离子镀的弧源位置上，镀膜时两种阴极靶材的弧电流配置IT1为60～95A，INb为85～105A。
2.根据权利要求1所述的电弧离子镀沉积氮化钛铌硬质薄膜技术，其特征在于，镀膜时两种阴极靶材的弧电流配置IT1为70A，INb为90A。
全文摘要
本发明属金属材料表面改性技术领域。该技术通过控制电弧离子镀纯钛、纯铌阴极靶在镀膜过程中的弧电流来控制薄膜的成分,在工模具钢基体上沉积合成硬度高于常用的氮化钛的氮化钛铌硬质薄膜,操作简便、控制容易。
文档编号C23C14/32GK1321791SQ0010851
公开日2001年11月14日 申请日期2000年4月28日 优先权日2000年4月28日
发明者林国强 申请人:大连理工大学