一種降低電弧離子鍍氮化鈦涂層和鋁涂層中氧含量的方法與流程

本發(fā)明涉及一種降低電弧離子鍍氮化鈦涂層和鋁涂層中氧含量的方法。

背景技術(shù)：

電弧離子鍍技術(shù)是一種廣泛應(yīng)用的表面防護涂層技術(shù)，具有沉積速率快，膜層與基體結(jié)合性能好，涂層的致密性高等突出優(yōu)點，可以制備多種涂層，如具有優(yōu)良耐磨性能的高硬度氮化鈦涂層、氮化鈦鋁涂層，具有優(yōu)良耐蝕性能的鋁涂層、鉻涂層，具有良好抗高溫氧化的金屬復(fù)合涂層等，在工業(yè)上應(yīng)用廣泛。

電弧離子鍍的原理是在真空環(huán)境中，靶材為陰極，與真空室形成的陽極之間引發(fā)弧光放電，弧光放電蒸發(fā)靶材物質(zhì)并沉積到基體表面的技術(shù)。在電弧離子鍍過程中，需要通入工作氣體，可以使弧光放電更加均勻、連續(xù)，一般加入的工作氣體是氬氣，在制備氮化鈦等氮化物涂層中，還需要通入氮氣作為反應(yīng)氣體。電弧離子鍍沉積涂層的真空室壓強比較低，通常在0.1Pa-2.0Pa之間，在這樣的真空環(huán)境中，真空室內(nèi)壁上吸附的氧氣等氣體，會持續(xù)不斷地釋放出來，并參與到沉積涂層的反應(yīng)過程中，使得所制備的涂層中氧含量顯著增加，使涂層的脆性增加，與基體的結(jié)合性能下降，影響涂層的質(zhì)量。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供了一種降低電弧離子鍍氮化鈦涂層和鋁涂層中氧含量的方法，它具有顯著降低涂層中的氧含量，提高涂層的韌性和與基體的結(jié)合性能等優(yōu)點。

本發(fā)明是這樣來實現(xiàn)的，一種降低電弧離子鍍氮化鈦涂層和鋁涂層中氧含量的方法，其特征在于方法步驟如下：

在電弧離子鍍氮化鈦涂層的過程中，采用氣體質(zhì)量流量計，向真空室通入氬氣和氮氣的同時，通入純度為99.99%的氫氣，氫氣的流量為0.05-0.5mL/min；

電弧離子鍍沉積氮化鈦涂層的其他工藝參數(shù)為氬氣流量范圍：50-200mL/min，氮氣流量范圍100-300mL/min，電弧電流100A，基體偏壓-200V,沉積時間120min。

在電弧離子鍍鋁涂層的過程中，采用氣體質(zhì)量流量計，向真空室通入氬氣的同時，通入純度為99.99%的氫氣，氫氣的流量為0.05-0.5mL/min；

電弧離子鍍沉積鋁涂層的其他工藝參數(shù)為氬氣流量范圍：50-200mL/min，電弧電流100A，基體偏壓-200V，沉積時間120min。

本發(fā)明的技術(shù)效果是：本發(fā)明在電弧離子鍍氮化鈦涂層和鋁涂層過程中，向真空室內(nèi)連續(xù)通入純度為99.99%氫氣，氫氣的流量為0.05-0.5mL/min，可使電弧離子鍍氮化鈦涂層和鋁涂層中的氧含量減少30-80wt.%，顯著降低涂層中的氧含量，提高涂層的韌性和與基體的結(jié)合性能，該方法簡單，可廣泛應(yīng)用。

附圖說明

圖1電弧離子鍍氮化鈦涂層未通氫氣時的能譜圖。

圖2 電弧離子鍍氮化鈦涂層氫氣流量為0.5mL/min時的能譜。

具體實施方式

下面結(jié)合實施例和附圖對本發(fā)明做詳細闡述：

實施例1、在45#鋼上制備具電弧離子鍍氮化鈦涂層，具體的工藝參數(shù)如下：氬氣流量： 200mL/min，氮氣流量300mL/min，電弧電流100A，基體偏壓-200V，沉積時間120min。能譜分析表明，該涂層氧含量為15.6wt.%，如圖1所示。

實施例2、在45#鋼上制備具電弧離子鍍氮化鈦涂層，具體的工藝參數(shù)如下：氬氣流量200mL/min，氮氣流量300mL/min，氫氣流量0.5mL/L,電弧電流100A，基體偏壓-200V，沉積時間120min。能譜分析表明，該涂層氧含量為3.1wt.%，氧含量降低了80wt.%，如圖2所示。

實施例3、在45#鋼上制備具電弧離子鍍氮化鈦涂層，具體的工藝參數(shù)如下：氬氣流量200mL/min，氮氣流量300mL/min，氫氣流量0.05mL/L,電弧電流100A，基體偏壓-200V，沉積時間120min。能譜分析表明，該涂層氧含量為10.9wt.%，氧含量降低了30wt.%。

實施例4、在45#鋼上制備具電弧離子鍍氮化鈦涂層，具體的工藝參數(shù)如下：氬氣流量50mL/min，氮氣流量100mL/min，氫氣流量0.3mL/L,電弧電流100A，基體偏壓-200V，沉積時間120min。能譜分析表明，該涂層氧含量為7.1wt.%，氧含量降低了55wt.%。

實施例5、在45#鋼上制備具電弧離子鍍鋁涂層，具體的工藝參數(shù)如下：氬氣流量： 200mL/min，電弧電流100A，基體偏壓-200V，沉積時間120min。能譜分析表明，該涂層氧含量為12.9wt.%。

實施例6、在45#鋼上制備具電弧離子鍍鋁涂層，具體的工藝參數(shù)如下：氬氣流量200mL/min，氮氣流量300mL/min，氫氣流量0.5mL/L,電弧電流100A，基體偏壓-200V，沉積時間120min。能譜分析表明，該涂層氧含量為2.5wt.%，氧含量降低了81wt.%。

實施例7、在45#鋼上制備具電弧離子鍍鋁涂層，具體的工藝參數(shù)如下：氬氣流量200mL/min，氫氣流量0.05mL/L,電弧電流100A，基體偏壓-200V，沉積時間120min。能譜分析表明，該涂層氧含量為9.1wt.%，氧含量降低了30wt.%。

實施例8、在45#鋼上制備具電弧離子鍍鋁涂層，具體的工藝參數(shù)如下：氬氣流量50mL/min，氫氣流量0.1mL/L,電弧電流100A，基體偏壓-200V，沉積時間120min。能譜分析表明，該涂層氧含量為5.16wt.%，氧含量降低了60wt.%。