一種在4Cr13不銹鋼游標卡尺表面沉積氮化鈦薄膜的工藝的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種在4Cr13不銹鋼游標卡尺表面沉積氮化鈦薄膜的工藝，它是對4Cr13不銹鋼游標卡尺表面進行物理和化學清洗；其次利用電弧離子鍍或離子濺射鍍或射頻濺射鍍技術，在4Cr13馬氏體不銹鋼游標卡尺表面沉積0.1～0.5μm的純金屬或合金作為過渡層，該過渡層可以是純鈦或純鎳或純銅或純鉬或純鉻等，合金可以是鐵碳合金或鎢鉬合金或鎳鉻合金等；第三再通入一定比例的反應氣體氮氣和氬氣，沉積厚度為0.5～1μm氮化鈦硬質(zhì)薄膜層。本發(fā)明的在游標卡尺等工具表面沉積的氮化鈦薄膜具有高強度、高硬度、耐腐蝕、抗磨損以及良好的視覺效果。
【專利說明】一種在4Cr 13不銹鋼游標卡尺表面沉積氮化鈦薄膜的工藝
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于表面工程【技術領域】，具體是一種在4Crl3不銹鋼游標卡尺表面沉積氮化鈦薄膜的工藝。
【背景技術】
[0002]游標卡尺具有結(jié)構簡單、使用方便、精度高和被測工件尺寸范圍寬等特點，是一種工業(yè)上廣泛使用的測量工具。其材質(zhì)一般主要選用馬氏體不銹鋼。這類鋼具有強度高、變形小和淬透性好等優(yōu)點,但其耐蝕性、表面質(zhì)量、耐磨性相對較差。本發(fā)明是在其表面沉積氮化鈦硬質(zhì)薄膜層，提高其表面性能獲得更好的實用性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是要提供的一種在4Crl3不銹鋼游標卡尺表面沉積氮化鈦薄膜的工藝。
[0004]實現(xiàn)本發(fā)明目的的技術方案是:
一種在4Crl3不銹鋼游標卡尺表面沉積氮化鈦薄膜的工藝是:首先對4Crl3不銹鋼游標卡尺表面清洗，包括物理和化學清洗；其次利用電弧離子鍍或離子濺射鍍或射頻濺射鍍技術，在4Crl3馬氏體不銹鋼游標卡尺表面沉積0.1~0.5 μ m的純金屬或合金作為過渡層，該過渡層可以是純鈦或純鎳或純銅或純鑰或純鉻等，合金可以是鐵碳合金或鎢鑰合金或鎳鉻合金等；過渡層是為了提高薄膜與基體之間的結(jié)合強度；最后再通入一定比例的反應氣體氮氣和氬氣，沉積厚度·為0.5~I μ m氮化鈦硬質(zhì)薄膜層。
[0005]具體包括如下步驟:
(1)將4Crl3不銹鋼游標卡尺放入丙酮溶液進行超聲波清洗10~30分鐘，然后用無水酒精進行超聲波清洗10~30分鐘，最后用吹風機吹干；
(2)將表面經(jīng)過清潔的4Crl3不銹鋼游標卡尺，放入離子鍍沉積設備中，抽真空到1X10_3~2X10_4Pa時，通入氬氣，開啟偏壓電源，偏壓幅值調(diào)至-600~-800 V，對卡尺進行轟擊活化清洗10~30min ；
(3)轟擊活化清洗后通入Ar氣至工作氣壓IPa~10_2Pa，調(diào)節(jié)濺射電源的電流、電壓、試樣負偏壓等工藝參數(shù)，該電源可以是電弧電源或離子濺射電源或者射頻濺射電源。沉積時間1(T30 min，制備一層純金屬或合金作為過渡層，該過渡層可以是純鈦或純鎳或純銅或純鑰或純鉻等，合金可以是鐵碳合金或鎢鑰合金或鎳鉻合金等；
(4)過渡層制備結(jié)束，通入一定比例的反應氣體氮氣和氬氣，調(diào)節(jié)濺射電源的電流、電壓以及試樣偏壓，進行40~60分鐘的氮化鈦沉積。
[0006]步驟(3)所述的工作溫度在200~300° C。
[0007]步驟(3)所述的濺射電源，可以是電弧電源或離子濺射電源或者射頻濺射電源。
[0008]本發(fā)明創(chuàng)新點是:在游標卡尺等工具表面沉積的氮化鈦薄膜具有高強度、高硬度、耐腐蝕、抗磨損以及良好的視覺效果的特點?！揪唧w實施方式】
[0009]以下通過具體的實例來進一步說明本發(fā)明。
[0010]選擇4Crl3馬氏體不銹鋼游標卡尺，卡尺長度300 mm。設備選用TSU-650超高真空磁控濺射及離子鍍沉積設備。
[0011]首先將4Crl3馬氏體不銹鋼游標卡尺放入丙酮溶液進行超聲波清洗10~20分鐘，然后用無水酒精進行超聲波清洗10~20分鐘，最后用吹風機吹干；將表面潔凈的卡尺固定在TSU-650超高真空磁控濺射及離子鍍沉積設備內(nèi)的工件架上，工件架公轉(zhuǎn)的同時可進行自轉(zhuǎn)。裝好后關閉腔室門，用無水酒精擦拭密封圈，確保其上面沒有雜質(zhì)。開啟真空系統(tǒng)開始抽真空，抽至一定真空度時開啟加熱系統(tǒng)，加熱到所設定300 ° C的溫度。 [0012]當腔室真空抽至IX 10_3 Pa時，通入氬氣，開啟偏壓電源，偏壓幅值調(diào)至-800 V,對試樣進行轟擊活化清洗30min。清洗結(jié)束后停止通氣體，繼續(xù)抽真空至8X 10_4Pa后，通入Ar氣至工作氣壓0.8 Pa，調(diào)節(jié)弧電流75 A、負偏壓-200 V，點燃純Ti靶，沉積時間15min，制備一定厚度純Ti層作為過渡層。之后停止通氣體繼續(xù)抽真空，抽真空至8X 10_4 Pa時，通入反應氣體至所需工作氣壓0.8 Pa，設置弧電流75 A，負偏壓-200 V，氬氮氣體比例1:8，基體溫度300 ° C，開啟靶材弧電源進行薄膜的沉積，沉積時間60 min。
[0013]當工件冷卻到50 °C以下取出工件，先停止分子泵，待分子泵全部停止后再停止機械泵。試樣表面即可獲得表面致密的氮化鈦涂層。
[0014]產(chǎn)品經(jīng)測試，氮化鈦薄膜強度高、硬度高，耐腐蝕、抗磨損能力強。
【權利要求】
1.一種在4Crl3不銹鋼游標卡尺表面沉積氮化鈦薄膜的工藝，其特征是:包括如下步驟: (1)將4Crl3不銹鋼游標卡尺放入丙酮溶液進行超聲波清洗10~30分鐘，然后用無水酒精進行超聲波清洗10~30分鐘，最后用吹風機吹干； (2)將表面經(jīng)過清潔的4Crl3不銹鋼游標卡尺，放入離子鍍沉積設備中，抽真空到1X10_3~2X10_4Pa時，通入氬氣，開啟偏壓電源，偏壓幅值調(diào)至-600~-800 V，對卡尺進行轟擊活化清洗10~30min ； (3)轟擊活化清洗后通入Ar氣至工作氣壓IPa~10_2Pa，調(diào)節(jié)濺射電源的電流、電壓、試樣負偏壓等工藝參數(shù)，該電源可以是電弧電源或離子濺射電源或者射頻濺射電源，沉積時間1(T30 min，制備一層純金屬或合金作為過渡層，該過渡層可以是純鈦或純鎳或純銅或純鑰或純鉻等，合金可以是鐵碳合金或鎢鑰合金或鎳鉻合金等； (4)過渡層制備結(jié)束，通入一定比例的反應氣體氮氣和氬氣，調(diào)節(jié)濺射電源的電流、電壓以及試樣偏壓，進行40~60分鐘的氮化鈦沉積。
2.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其特征是:步驟(3)所述的工作溫度在200~300°C。
3.根據(jù)權利要求1所述的工藝，其特征是:步驟(3)所述的濺射電源，可以是電弧電源或離子濺射電源或者射頻濺射電源。
4.用權利要求1-3之一所述的工藝制備的表面沉積氮化鈦薄膜的4Crl3不銹鋼游標卡尺。
【文檔編號】C23C14/06GK103628024SQ201310572311
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月15日 優(yōu)先權日:2013年11月15日
【發(fā)明者】高原, 陸小會, 董中新, 王成磊, 張焱, 吳煒欽, 韋文竹, 張光耀 申請人:桂林電子科技大學