[发明专利]一种制备硼碳氮硬质涂层的方法

权利要求书

1.一种制备硼碳氮硬质涂层的方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

一、基体预处理：将基体表面除油、抛光、丙酮超声清洗后烘干；

二、将预处理好的基体放入电弧增强磁控溅射离子镀膜设备的转架杆(4)上面，转架杆(4)固定在台架(2)上，转架杆(4)自转，柱弧Ti靶(7)作为Ti源，平面B₄C靶(5)作为硼和碳元素的来源，采用平面对靶的方式将平面B₄C靶(5)安置在炉体内壁上；

三、通入氩气到真空室(1)，对真空室和预处理好的基体进行清洗；

四、清洗完成后，调节氩气流量到16～22ml/min、将真空室(1)气压调至0.29～0.32Pa，然后开启柱弧Ti靶(7)，柱弧电流50A，调整偏压到-450V并保持3min，在基体表面镀Ti基层，然后通入N₂，流量由0ml/min加到6～8ml/min，柱弧Ti靶(7)电流不变，基体偏压调至-150～-250V，保持3min，在Ti基层上镀TiN过渡层，在该TiN过渡层形成后，打开平面B₄C靶(5)的控制电源，将平面B₄C靶(5)的电源功率在20min内调至1.8KW，并将柱弧Ti靶(7)的电流从50A减小到0A，在TiN过渡层上制备TiBCN过渡层；然后保持平面B₄C靶(5)的功率1.8KW不变，在TiBCN过渡层上制备硼碳氮硬质涂层，镀膜过程中真空室温度为230℃、基体偏压-150～-250V，镀膜时间为90min。

2.根据权利要求1所述的一种制备硼碳氮硬质涂层的方法，其特征在于：所述步骤三中的清洗过程是以20ml/min的流量通入氩气到炉内真空室(1)内，当真空室气压达到5～7Pa并稳定时，调偏压至-800～-1000V对真空室(1)和基体表面进行轰击清洗，清洗30min；然后开启柱弧Ti靶(7)、柱弧电流50A，利用电弧进一步对真空室(1)和基体轰击清洗，清洗5min。

3.根据权利要求1所述的一种制备硼碳氮硬质涂层的方法，其特征在于：所述基体为高速钢。

4.根据权利要求1所述的一种制备硼碳氮硬质涂层的方法，其特征在于：

所述步骤四中，清洗完成后，调节氩气流量到18～20ml/min、将真空室(1)气压调至0.30～0.31Pa，然后开启柱弧Ti靶(7)，柱弧电流50A，调整偏压到-450V并保持3min，在基体表面镀Ti基层，然后通入N₂，流量由0ml/min加到7ml/min，柱弧Ti靶(7)电流不变，基体偏压调至-180～-230V，保持3min，在Ti基层上镀TiN过渡层，在该TiN过渡层形成后，打开平面B₄C靶(5)的控制电源，将平面B₄C靶(5)的电源功率在20min内调至1.8KW，并将柱弧Ti靶(7)的电流从50A减小到OA，在TiN过渡层上制备TiBCN过渡层；然后保持平面B₄C靶(5)的功率1.8KW不变，在TiBCN过渡层上制备硼碳氮硬质涂层，镀膜过程中真空室温度为230℃、基体偏压-180～-230V，镀膜时间为90min。

5.根据权利要求1所述的一种制备硼碳氮硬质涂层的方法，其特征在于：所述硼碳氮硬质涂层为纳米晶和非晶组成的复合结构，纳米晶以立方氮化硼相为主，涂层光滑致密，涂层中sp³ B-N键摩尔含量在60％以上，涂层的硬度为32GPa，膜基结合力为45N，涂层厚度为2μm。