CN111020475A - 一种新型at涂层 - Google Patents

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Abstract

为了进一步提升现有的应用于滚刀或者齿轮的涂层的性能，本发明提出一种新型AT涂层，其包括：由内而外依附在基体1表面的第一打底层ALCrN涂层、第二打底层AlCrN涂层和第一功能层ALCrN涂层，其特征在于：还包括第二功能层ALCrB涂层，其中，第一打底层ALCrN涂层附着在机体1的表面，第二打底层AlCrN涂层附着在第一打底层ALCrN涂层表面，第二功能层ALCrN涂层与第一功能层ALCrB涂层依次重复10次，附着在第二打底层AlCrN涂层表面，其中，第一打底层ALCrN涂层的厚度为1um，第二打底层AlCrN涂层的厚度为1.5um，第一功能层ALCrB涂层与第二功能层ALCrN涂层的总厚度为um，且其中每一层第一功能层ALCrB的厚度为0.1um，第二功能层ALCrN涂层的厚度为0.15um，第一功能层第一功能层ALCrB涂层中AL、Cr和B的质量比为50～55：25～30：18～22。

Description

一种新型AT涂层
技术领域
本发明属于表面处理技术领域，涉及一种滚刀或者插齿刀的表面处理技术，特别是涉及一种用于滚刀或者插齿刀表面的新型AT涂层。
背景技术
为了提高滚刀或者齿的表面的硬度，目前采用采用物理气相沉积的方式在滚到或者齿的表面溅射靶材。
物理气相沉积(PVD,physical Vapor Deposition)是在现代物理、化学、材料学、电子学等多学科基础上发展起来的一门先进的工程技术。它是将靶材(所镀薄膜材料)在真空环境下，经过物理过程而沉积在衬底(需镀膜工件)表面的过程。使用物理气相沉积技术在廉价的金属材料表面制造硬质陶瓷涂层是近年来研究的热点，在工具和模具上已经取得了成功的应用，解决了刀具的磨损和耐高温问题。电弧离子镀和磁控溅射是PVD方法中最为常见的硬质陶瓷涂层的制造技术。
目前，应用于滚刀或者插齿刀的涂层中效果较好的一种涂层为AlCrN涂层，其通过在基材上直接镀AlCrN涂层，AlCrN涂层的硬度为3300Hv，已经非常高，但是还是不能满足某些严苛条件下的材料的要求；B的硬度仅次于金刚石，如果能将B元素融合到ALCrN涂层中，可能可以提高涂层整体的硬度。
发明内容
有鉴于此，为了进一步提升现有的应用于滚刀或者齿轮的涂层的性能，本发明提出一种新型AT涂层，其通过将传统的AlCrN涂层进行改进，不完全采用单一的AlCrN涂层，而是采用ALCrB涂层和AlCrN涂层进行重复，利用ALCrB涂层对AlCrN涂层进行改性，这样可以使得改性后的AlCrN涂层的硬度可以大大提升。
一种新型AT涂层，其包括：由内而外依附在基体1表面的第一打底层ALCrN涂层、第二打底层AlCrN涂层和第一功能层ALCrN涂层，其特征在于：还包括第二功能层ALCrB涂层，其中，第一打底层ALCrN涂层附着在机体1的表面，第二打底层AlCrN涂层附着在第一打底层ALCrN涂层表面，第二功能层ALCrN涂层与第一功能层ALCrB涂层依次重复10次，附着在第二打底层AlCrN涂层表面，其中，第一打底层ALCrN涂层的厚度为1um，第二打底层AlCrN涂层的厚度为1.5um，第一功能层ALCrB涂层与第二功能层ALCrN涂层的总厚度为2.5um，且其中每一层第一功能层ALCrB的厚度为0.1um，第二功能层ALCrN涂层的厚度为0.15um，第一功能层第一功能层ALCrB涂层中AL、Cr和B的质量比为50～55：25～30：18～22。
一种新型AT涂层，其处理工艺如下：
A、抽真空、加热：首先将基体1材料放置于真空镀膜设备中，调节设备真空度为6*10-5mbar，加热1h左右，使得温度升高到460-480℃。
B、清洁基体：离子轰击，偏置电压为10V，分子泵运行频率从起始抽真空时的100％下降到72％，在设备中同时通入纯度为99.999％的高纯度氢气(H)和99.999％的高纯度氩气(Ar)，氢气(H)的流量为50-200sccm，氩气(Ar)的流量为50sccm，通气时间为20-30min。接着，偏置电压设为200V，在设备中通入高纯度氩气(Ar)，氩气(Ar)的流量为50sccm，通气时间为20-30min。
C、镀第一打底层ALCrN涂层：将ALCr靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10-2mbar、弧电流为150A、偏置电压为40V、温度为480℃的氮气环境中处理30min，即在基材上制得第一打底层ALCrN涂层，所述的AlCr靶材中Al与Cr的质量比为64：36；
D、镀第二打底层ALCrN涂层：将AlCr靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10- 2mbar、弧电流为150A、偏置电压为40-150V、温度为480℃的氮气环境中处理30min，即在第一打底层ALCrN涂层上制得第二打底层ALCrN涂层，所述的AlCr靶材中Al与Cr的质量比为64：36；
E、镀第二功能层ALCrB涂层：将AlCrB靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10-2mbar、弧电流为150A、偏置电压为120V、温度为480℃的氮气环境中处理30min，即在第二打底层AlCrN涂层上制得第二功能层AlCrB涂层，所述的AlCrB靶材中Al：Cr：B的质量比为50～55：25～30：18～22；
F、镀第一功能层ALCrN涂层：将AlCr靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10- 2mbar、弧电流为150A、偏置电压为150V、温度为480℃的氮气环境中处理50min，即在第二功能层AlCrB涂层上制得第一功能层ALCrN涂层；
G、重复步骤E～F，循环10次；
H、出炉前将温度降低至200℃以下。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明的权利要求。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、同等替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围内。
附图说明
图1为本发明的新型AT涂层的结构示意图。
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施案例1：
如图1所示，为本发明的新型AT涂层的结构示意图。一种新型AT涂层，其包括：由内而外依附在基体1表面的第一打底层ALCrN涂层、第二打底层AlCrN涂层和第一功能层ALCrN涂层，其特征在于：还包括第二功能层ALCrB涂层，其中，第一打底层ALCrN涂层附着在机体1的表面，第二打底层AlCrN涂层附着在第一打底层ALCrN涂层表面，第二功能层ALCrN涂层与第一功能层ALCrB涂层依次重复10次，附着在第二打底层AlCrN涂层表面，其中，第一打底层ALCrN涂层的厚度为1um，第二打底层AlCrN涂层的厚度为1.5um，第一功能层ALCrB涂层与第二功能层ALCrN涂层的总厚度为2.5um，且其中每一层第一功能层ALCrB的厚度为0.1um，第二功能层ALCrN涂层的厚度为0.15um，第一功能层第一功能层ALCrB涂层中AL、Cr和B的质量比为50～55：25～30：18～22。
一种新型AT涂层，其处理工艺如下：
A、抽真空、加热：首先将基体1材料放置于真空镀膜设备中，调节设备真空度为6*10-5mbar，加热1h左右，使得温度升高到460-480℃。
B、清洁基体：离子轰击，偏置电压为10V，分子泵运行频率从起始抽真空时的100％下降到72％，在设备中同时通入纯度为99.999％的高纯度氢气(H)和99.999％的高纯度氩气(Ar)，氢气(H)的流量为50-200sccm，氩气(Ar)的流量为50sccm，通气时间为20-30min。接着，偏置电压设为200V，在设备中通入高纯度氩气(Ar)，氩气(Ar)的流量为50sccm，通气时间为20-30min。
C、镀第一打底层ALCrN涂层：将ALCr靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10-2mbar、弧电流为150A、偏置电压为40V、温度为480℃的氮气环境中处理30min，即在基材上制得第一打底层ALCrN涂层，所述的AlCr靶材中Al与Cr的质量比为64：36；
D、镀第二打底层ALCrN涂层：将AlCr靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10- 2mbar、弧电流为150A、偏置电压为40-150V、温度为480℃的氮气环境中处理30min，即在第一打底层ALCrN涂层上制得第二打底层ALCrN涂层，所述的AlCr靶材中Al与Cr的质量比为64：36；
E、镀第二功能层ALCrB涂层：将AlCrB靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10-2mbar、弧电流为150A、偏置电压为150V、温度为480℃的氮气环境中处理30min，即在第二打底层AlCrN涂层上制得第二功能层AlCrB涂层，所述的AlCrB靶材中Al：Cr：B的质量比为50～55：25～30：18～22；
F、镀第一功能层ALCrN涂层：将AlCr靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10- 2mbar、弧电流为150A、偏置电压为150V、温度为480℃的氮气环境中处理50min，即在第二功能层AlCrB涂层上制得第一功能层ALCrN涂层；
G、重复步骤E～F，循环10次；
H、出炉前将温度降低至200℃以下。
以上所述实施例，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (2)

1.一种新型AT涂层，其包括：由内而外依附在基体1表面的第一打底层ALCrN涂层、第二打底层AlCrN涂层和第一功能层ALCrN涂层，其特征在于：还包括第二功能层ALCrB涂层，其中，第一打底层ALCrN涂层附着在机体1的表面，第二打底层AlCrN涂层附着在第一打底层ALCrN涂层表面，第二功能层ALCrN涂层与第一功能层ALCrB涂层依次重复10次，附着在第二打底层AlCrN涂层表面，其中，第一打底层ALCrN涂层的厚度为1um，第二打底层AlCrN涂层的厚度为1.5um，第一功能层ALCrB涂层与第二功能层ALCrN涂层的总厚度为2.5um，且其中每一层第一功能层ALCrB的厚度为0.1um，第二功能层ALCrN涂层的厚度为0.15um，第一功能层第一功能层ALCrB涂层中AL、Cr和B的质量比为50～55：25～30：18～22。
2.如权利要求1所述的新型AT涂层，其处理工艺如下：
A、抽真空、加热：首先将基体1材料放置于真空镀膜设备中，调节设备真空度为6*10- 5mbar，加热1h左右，使得温度升高到460-480℃。
B、清洁基体：离子轰击，偏置电压为10V，分子泵运行频率从起始抽真空时的100％下降到72％，在设备中同时通入纯度为99.999％的高纯度氢气(H)和99.999％的高纯度氩气，氢气的流量为50-200sccm，氩气的流量为50sccm，通气时间为20-30min；接着，偏置电压设为200V，在设备中通入高纯度氩气，氩气的流量为50sccm，通气时间为20-30min。
C、镀第一打底层ALCrN涂层：将ALCr靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10- 2mbar、弧电流为150A、偏置电压为40V、温度为480℃的氮气环境中处理30min，即在基材上制得第一打底层ALCrN涂层，所述的AlCr靶材中Al与Cr的质量比为64：36；
D、镀第二打底层ALCrN涂层：将AlCr靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10- 2mbar、弧电流为150A、偏置电压为40-150V、温度为480℃的氮气环境中处理30min，即在第一打底层ALCrN涂层上制得第二打底层ALCrN涂层，所述的AlCr靶材中Al与Cr的质量比为64：36；
E、镀第二功能层ALCrB涂层：将AlCrB靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10- 2mbar、弧电流为150A、偏置电压为150V、温度为480℃的氮气环境中处理30min，即在第二打底层AlCrN涂层上制得第二功能层AlCrB涂层，所述的AlCrB靶材中Al：Cr：B的质量比为50～55：25～30：18～22；
F、镀第一功能层ALCrN涂层：将AlCr靶材置于分子泵频率为72％、压力为2.5×10- 2mbar、弧电流为150A、偏置电压为150V、温度为480℃的氮气环境中处理50min，即在第二功能层AlCrB涂层上制得第一功能层ALCrN涂层；
G、重复步骤E～F，循环10次；
H、出炉前将温度降低至200℃以下。
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