一种TiBx涂层及其制备方法与流程

本申请属于涂层领域，更具体地说，是涉及一种tibx涂层及其制备方法。

背景技术：

1、二硼化钛(tib2)涂层是硬质涂层其中的一种，tib2涂层具有高熔点(约 3100℃)、良好的导热性和导电性、高硬度、高耐磨性以及耐腐蚀性等优异的机械、物理和化学性能，在提高刀具的功能性和使用寿命方面具有广阔的应用前景。

2、磁控溅射因其成膜表面质量高、靶材适用性广等特性，常被用在溅射tib2靶材制备tib2涂层。但磁控溅射沉积tib2涂层常呈现柱状晶结构，且为过化学计量比，过量的b易偏析于晶界处，导致tib2涂层出现残余应力大、韧性较差、结合力差的缺点。

技术实现思路

1、本申请实施例的目的在于提供一种tibx涂层及其制备方法，以解决现有技术中存在的tibx涂层残余应力大且结合力欠佳的技术问题。

2、为实现上述目的，本申请实施例采用的技术方案是：

3、一方面，本申请实施例提供了一种tibx涂层的制备方法，包括如下步骤：

4、预处理，对基体的表面进行预处理；

5、沉积tibx涂层，利用高功率脉冲磁控电源产生脉冲宽度在30μs至200μs 的脉冲电流来溅射tib2靶材，从而在所述基体的表面沉积所述tibx涂层。

6、可选地，所述tib2靶材的峰值电流密度为0.15a/cm2至0.9a/cm2。

7、可选地，在沉积所述tibx涂层过程通入惰性气体，以调节沉积腔室压力至预设值。

8、可选地，所述惰性气体为ar或kr，和/或，所述沉积腔室压力的预设值为 0.3pa至0.8pa。

9、可选地，在启动所述高功率脉冲磁控电源时，同时开启离子源辅助沉积。

10、可选地，在沉积所述tibx涂层过程中，对所述基体施加-30v至-120v的偏压和/或300℃至600℃的加热温度。

11、可选地，所述预处理包括机械研磨、溶剂清洗、辉光清洗和离子刻蚀中的至少一种。

12、本申请实施例提供的一种tibx涂层的制备方法至少具有如下有益效果：与现有技术相比，本申请实施例提供的一种tibx涂层的制备方法，通过利用高功率脉冲磁控电源来产生脉冲宽度在30μs至200μs之间的脉冲电流来溅射tib2靶材，随脉冲宽度的减小，tib2靶材的峰值电流密度增加，脉冲发生时腔室内会出现气体稀释现象，同时ti一次离化能(thefirst ionization potential,ip1)低于b 的一次离化能，导致ti优先离化，造成ti+/b+束流比增加，从而降低了tibx涂层b/ti原子比，甚至出现b/ti<2，即欠化学计量比状态，涂层残余应力降低、韧性增强，进而提高涂层的结合力。

13、另一方面，本申请实施例还提供了一种tibx涂层，采用如上述的tibx涂层的制备方法制备。

14、可选地，所述tibx涂层的b原子与ti原子的比例在1.84至2.62之间。

15、可选地，所述tibx涂层与所述基体之间的结合力在54n至92n之间。

16、本申请实施例提供的一种tibx涂层至少具有如下有益效果：与现有技术相比，本申请实施例提供的一种tibx涂层，采用上述的制备方法制备，其制备的 tibx涂层具有残余应力低、韧性强且涂层结合力佳的特点。

技术特征：

1.一种tibx涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的tibx涂层的制备方法，其特征在于，所述tib2靶材的峰值电流密度为0.15a/cm2至0.9a/cm2。

3.如权利要求1所述的tibx涂层的制备方法，其特征在于，在沉积所述tibx涂层过程通入惰性气体，以调节沉积腔室压力至预设值。

4.如权利要求3所述的tibx涂层的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为ar或kr，和/或，所述沉积腔室压力的预设值为0.3pa至0.8pa。

5.如权利要求1所述的tibx涂层的制备方法，其特征在于，在启动所述高功率脉冲磁控电源时，同时开启离子源辅助沉积。

6.如权利要求1所述的tibx涂层的制备方法，其特征在于，在沉积所述tibx涂层过程中，对所述基体施加-30v至-120v的偏压和/或300℃至600℃的加热温度。

7.如权利要求1至6中任一项所述的tibx涂层的制备方法，其特征在于，所述预处理包括机械研磨、溶剂清洗、辉光清洗和离子刻蚀中的至少一种。

8.一种tibx涂层，其特征在于，采用如权利要求1至7中任一项所述的tibx涂层的制备方法制备。

9.如权利要求8所述的tibx涂层，其特征在于，所述tibx涂层的b原子与ti原子的比例在1.84至2.62之间。

10.如权利要求8所述的tibx涂层，其特征在于，所述tibx涂层与所述基体之间的结合力在54n至92n之间。

技术总结
本申请属于涂层技术领域，尤其涉及一种TiB<subgt;x</subgt;涂层及其制备方法，TiB<subgt;x</subgt;涂层的制备方法包括如下步骤：预处理，对基体的表面进行预处理；沉积TiB<subgt;x</subgt;涂层，利用高功率脉冲磁控电源产生脉冲宽度在30μs至200μs的脉冲电流来溅射TiB<subgt;2</subgt;靶材，从而在基体的表面沉积TiB<subgt;x</subgt;涂层。TiB<subgt;x</subgt;涂层，采用上述的制备方法制备。本申请提供的一种TiB<subgt;x</subgt;涂层及其制备方法，利用高功率脉冲磁控电源来产生脉冲宽度在30μs至200μs之间的脉冲电流来溅射TiB<subgt;2</subgt;靶材，TiB<subgt;2</subgt;靶材的峰值电流密度增加，Ti<supgt;+</supgt;/B<supgt;+</supgt;束流比增加，从而降低了TiB<subgt;x</subgt;涂层B/Ti原子比，涂层残余应力降低、韧性增强，进而提高涂层的结合力。

技术研发人员：林奕嵩,林亮亮,吴正涛,魏建清,郑爱钦,袁中人,邹伶俐
受保护的技术使用者：厦门金鹭特种合金有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/12