[发明专利]一种刀具镀膜工艺及设备

权利要求书

1.一种刀具镀膜工艺，其特征在于，用于在刀具基底表面制备碳膜层，包括以下步骤：

对所述刀具基底进行气体离子清洗；

采用高能脉冲磁控溅射技术对金属靶材进行磁控溅射，形成金属离子，配合脉冲偏压的脉冲控制金属离子对所述刀具基底进行刻蚀清洗；

依次在所述刀具基底表面沉积金属碳化物层和所述碳膜层，且所述金属碳化物层的厚度不大于500nm。

2.根据权利要求1所述的刀具镀膜工艺，其特征在于，对所述刀具基底进行刻蚀清洗时，高能脉冲磁控溅射的电流为0.5-3A，脉冲频率为300-5000Hz，脉宽为30-200μs，脉冲偏压为100-600V，脉冲偏压的脉冲频率和脉宽与高能脉冲磁控溅射同步，且脉冲偏压的脉冲相位滞后于高能脉冲磁控溅射20-80μs。

3.根据权利要求2所述的刀具镀膜工艺，其特征在于，对所述刀具基底进行刻蚀清洗的时间为10min。

4.根据权利要求1所述的刀具镀膜工艺，其特征在于，对所述刀具基底进行气体离子清洗时，偏压为100-300V，频率为40-200Khz，清洗时间为20min。

5.根据权利要求1所述的刀具镀膜工艺，其特征在于，在所述刀具基底表面沉积金属碳化物层之前，先采用高能脉冲磁控溅射技术对金属靶材进行磁控溅射，形成金属离子，配合脉冲偏压的脉冲控制金属离子沉积在所述刀具基底的表面，持续15-30min，在所述刀具基底表面沉积金属打底层；

其中，高能脉冲磁控溅射的电流为3-10A，脉冲频率为300-5000Hz，脉宽为30-200μs，脉冲偏压为60-200V，脉冲偏压的脉冲频率和脉宽与高能脉冲磁控溅射同步，且脉冲偏压的脉冲相位滞后于高能脉冲磁控溅射20-80μs；

所述金属打底层的厚度为20-200nm。

6.根据权利要求1所述的刀具镀膜工艺，其特征在于，所述在所述刀具基底表面沉积金属碳化物层包括：

采用高能脉冲磁控溅射技术对金属靶材进行磁控溅射，形成金属离子，同时注入气态烃，配合脉冲偏压的脉冲控制金属离子和碳离子同时沉积在所述刀具基底的表面，持续20-30min；

其中，高能脉冲磁控溅射的电流为10A，脉冲频率为300-5000Hz，脉宽为30-200μs，脉冲偏压为500-800V，脉冲偏压的脉冲频率和脉宽与高能脉冲磁控溅射同步，且脉冲偏压的脉冲相位滞后于高能脉冲磁控溅射20-80μs；

所述金属碳化物层的厚度为50-500nm。

7.根据权利要求6所述的刀具镀膜工艺，其特征在于，注入气态烃时，气态烃的含量以10sccm/min的速率从50sccm增加至300sccm。

8.根据权利要求1所述的刀具镀膜工艺，其特征在于，所述在所述刀具基底表面沉积所述碳膜层包括：

注入气态烃，并使用离子源辅助离化气态烃，配合脉冲偏压的脉冲控制碳离子沉积在所述金属碳化物层的表面；

其中，离子源的电流为2-6A，脉冲偏压以50V/min的速率从500-800V下降至100-200V，脉冲偏压的脉冲频率为300-5000Hz，脉宽为30-200μs。

9.一种刀具镀膜设备，其特征在于，包括转架、原料供给装置和环绕转架设置的等离子体源、排气通道和旋转靶；

所述转架上设有用于放置刀具基底的转盘，并连接有脉冲偏压装置；

所述原料供给装置包括用于供送气态烃的输气单元和用于辅助离化气态烃的离子源；

所述旋转靶上设有高能脉冲磁控溅射装置和金属靶材。

10.根据权利要求9所述的刀具镀膜设备，其特征在于，所述旋转靶上设有电磁场线圈，所述电磁场线圈用于形成非平衡磁场以提高气态烃的离化率。