[发明专利]一种用于刀具涂层沉积的多功能全自动离子镀膜机及其使用方法

权利要求书

1.一种用于刀具涂层沉积的多功能全自动离子镀膜机，其特征在于：包括真空室、双极脉冲磁控溅射靶、矩形的阳极层气体离子源、高功率脉冲磁控溅射源、偏压电源、阴极电弧源、工件架和支座；

所述真空室为密封结构，其上开设有抽气口，所述双极脉冲磁控溅射靶、阳极层气体离子源、高功率脉冲磁控溅射源、阴极电弧源和工件架固定在所述真空室内，所述支座与所述工件架连接；

所述工件架为导电材质，与所述旋转支架连接，位于所述双极脉冲磁控溅射靶、阳极层气体离子源、高功率脉冲磁控溅射源和阴极电弧源之间；所述工件架与所述真空室绝缘，所述真空室接地，所述偏压电源的阳极连接真空室，阴极连接所述工件架；

所述双极脉冲磁控溅射靶、阳极层气体离子源、高功率脉冲磁控溅射源、偏压电源和阴极电弧源分别通过五组单独的开关控制。

2.根据权利要求1所述的一种用于刀具涂层沉积的多功能全自动离子镀膜机，其特征在于：所述真空室内设有四个所述阴极电弧源。

3.根据权利要求2所述的一种用于刀具涂层沉积的多功能全自动离子镀膜机，其特征在于：所述阴极电弧源电源使用真空电弧直流逆变电源，设有气动自动引弧系统，手动引弧装置和实时在线监测装置。

4.根据权利要求1所述的一种用于刀具涂层沉积的多功能全自动离子镀膜机，其特征在于：所述真空室内设有一个高功率脉冲磁控溅射源，其采用非平衡磁场布置，单向柱状或者平板靶可调。

5.根据权利要求1所述的一种用于刀具涂层沉积的多功能全自动离子镀膜机，其特征在于：真空室内设有两块单向非平衡柱状所述双极脉冲磁控溅射靶，所述双极脉冲磁控溅射靶与所述真空室绝缘，两块所述双极脉冲磁控溅射靶采用孪生对靶设计，互为阴阳极；该孪生对靶采用非平衡磁场布置，单向柱状或者平板靶可调。

6.根据权利要求1所述的一种用于刀具涂层沉积的多功能全自动离子镀膜机，其特征在于：所述阳极层气体离子源的阴极与所述真空室连接，其阳极与所述真空室绝缘。

7.根据权利要求1所述的一种用于刀具涂层沉积的多功能全自动离子镀膜机，其特征在于：所述真空室内还设有高温加热装置。

8.根据权利要求1所述的一种用于刀具涂层沉积的多功能全自动离子镀膜机，其特征在于：所述工件架设有工件的公转机构和自转机构。

9.根据权利要求1所述的一种用于刀具涂层沉积的多功能全自动离子镀膜机，其特征在于：所述真空室采用闭循环气体控制系统。

10.使用如权利要求1-9任意一项所述的用于刀具涂层沉积的多功能全自动离子镀膜机的方法，其特征在于：步骤包括：

将硬质合金刀具清洗干净，装夹在工件架上，开始抽真空，当真空度高于5×10^-3Pa时，开始加热除气，温度控制在300-600℃，工件架保持6-10rpm的转速；

当真空度2^-5×10^-3Pa时，通入Ar气，打开所述偏压电源，对工件进行辉光清洗，真空保持在0.1^-2Pa,偏压为500-1000V，占空比60-80%，辉光时间10-30分钟；

辉光清洗结束后，真空调节为2×10^-1Pa，打开所述阴极电弧源的Cr靶,对刀具基体轰击5-30分钟约50-300纳米厚的Cr过渡层，偏压保持在-400-1000V，占空比30-80%；

在轰击完毕后，偏压降到-50-200V,占空比10-80%，断掉Ar气，通入N₂气真空调节到1.0-3.0Pa，开始沉积CrN过渡层，沉积5-30分钟约50-300纳米；

CrN过渡层沉积结束后，开启所述高功率脉冲磁控溅射源及所述双极脉冲磁控溅射靶，通过调节N₂把真空控制在0.1^-3Pa，偏压占空比不变，打开所述阴极电弧源，开始制备CrTiAlSiN，沉积时间40-100分钟，结束后，自然冷却，当温度降到50℃以下时，取出工件。