[发明专利]一种TiN-CrMoN耐摩擦复合涂层的制备方法

说明书

本发明为一种TiN‑CrMoN耐摩擦复合涂层的制备方法，该方法包括：选用M2高速钢作为基片，先对基本进行预处理；采用多弧离子镀设备制备TiN涂层，靶材采用纯Ti靶，先沉积Ti过渡层，再沉积TiN沉积层；采用多弧离子镀设备制备CrMoN涂层，靶材采用Cr靶和Mo，调节靶电流，使得Ar靶电流大于Mo靶电流，沉积时间为60min，再次调节靶电流，使得Ar靶电流小于Mo靶电流，沉积时间为70min。本发明所制备的TiN‑CrMoN耐摩擦复合涂层的摩擦性能得到改善，降低其摩擦因数和磨损率，涂层质量得到改善，具有较高的硬度和低的弹性模量。

技术领域

本发明涉及耐磨材料技术领域，具体涉及一种TiN-CrMoN耐摩擦复合涂层的制备方法。

背景技术

氮化钛涂层由于其优异的耐磨性能和对人体高的安全性，已经被成功应用于耐磨工件和医疗器械的表面防护。近年来，TiN涂层逐渐被期望应用于包括食品机械在内的涉及摩擦磨损的更多新领域。因此，为了满足更多应用领域的要求，必须进一步改善TiN涂层的摩擦学性能。由于其改性层与基体之间无界面、可以大幅提高基体硬度和疲劳强度等优点，离子注入在整体材料表面改性方面一直被广泛应用。

通过在机械零部件表面涂覆一层纳米级或微米级厚度的防护涂层，便能很好的保护零部件，并且通过调制涂层的成分和结构可以制备不能功能的涂层。当前，人们为了提高切削刀具、 机械零部件等的耐磨性和使用寿命，普遍采用过渡族金属的碳化物或氮化物等硬质涂层。但是，众所周知的问题是传统的硬质涂层摩擦系数相对较高，较高的摩擦系数则会导致能耗增加和接触区域温度过高。

将N离子注入后在TiN涂层表面形成了非晶软层，从而改善其摩擦学性能，但注入剂量提高不利于涂层摩擦因数的降低在TiN涂层表面进行了不同剂量的C离子注入，TiN涂层的硬度可以得到显著提高，注入剂量的提高将提高C离子的注入深度和含量，改善其摩擦学性能，但注入剂量较低时会导致TiN涂层摩擦因数的增大。

发明内容

为解决上述问题，本发明旨在提供一种TiN-CrMoN耐摩擦复合涂层的制备方法。本发明所制备的TiN-CrMoN耐摩擦复合涂层的摩擦性能得到改善，降低其摩擦因数和磨损率，涂层质量得到改善，具有较高的硬度和低的弹性模量。

本发明的具体技术方案为：一种TiN-CrMoN耐摩擦复合涂层的制备方法，该制备方法包括：

步骤一，选用M2高速钢作为基片，先对基本进行预处理；

步骤二，采用多弧离子镀设备制备TiN涂层，靶材采用纯Ti靶，先沉积Ti过渡层，再沉积TiN沉积层；

步骤三，采用多弧离子镀设备制备CrMoN涂层，靶材采用Cr靶和Mo，调节靶电流，使得Ar靶电流大于Mo靶电流，沉积时间为60min， 再次调节靶电流，使得Ar靶电流小于Mo靶电流，沉积时间为70min。

进一步地，所述预处理包括将基片在打磨机上打磨后，然后采用金刚石研磨膏进行抛光处理，再依次经丙酮和无水乙醇各超声清洗15min。

进一步地，其特征在于：在所述步骤二中，在沉积Ti过渡层时，偏压为200V，高纯Ar气100ML/min，沉积时间为10min。

进一步地，在所述步骤二中，在沉积TiN涂层时，包括Ar流量为80ML/min，N₂流量为120ML/min，沉积TiN涂层30min；再调节调节N₂和Ar气的流量，使得Ar流量为40ML/min，N₂流量为160ML/min，沉积TiN30min。

进一步地，在所述步骤二中，基体偏压为-120V，温度为450℃，工作气压为2.5Pa。