如圖1~2所示，為本發(fā)明提出的較佳實(shí)施例。本實(shí)施例中，待加工基體以刀具為 例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明，當(dāng)然，在其他實(shí)施例中，待加工基體也可以為其他需 要進(jìn)行涂層制備的構(gòu)件。
[0038] 本發(fā)明提出了一種多元復(fù)合涂層的制備系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括：弧源1、磁場(chǎng)管道2和 真空腔室3,其中，
[0039] 弧源1，用于對(duì)靶材起弧產(chǎn)生等離子體，并使等離子體運(yùn)動(dòng)，具體地，在弧源1中安 裝有靶材，當(dāng)弧源1起弧后，靶材產(chǎn)生大量的等離子體，且使這些等離子體運(yùn)動(dòng)，本實(shí)施例 中，設(shè)置有多個(gè)弧源1，對(duì)應(yīng)地安裝有多種靶材；
[0040] 磁場(chǎng)管道2,用于通過(guò)磁場(chǎng)約束并均勻混合多種等離子體，并使其同時(shí)到達(dá)待加工 基體的表面，該磁場(chǎng)管道2的一端與對(duì)應(yīng)的弧源1連通，具體地，磁場(chǎng)管道2通電后可以產(chǎn) 生磁場(chǎng)，弧源1產(chǎn)生的等離子體進(jìn)入磁場(chǎng)管道2內(nèi)，這些等離子體受到磁場(chǎng)的約束，在磁場(chǎng) 內(nèi)繞著磁力線運(yùn)動(dòng)，這樣，多個(gè)弧源1中產(chǎn)生的多種等離子體就在磁場(chǎng)管道2內(nèi)，在磁場(chǎng)的 作用下均勻地混合；
[0041] 真空腔室3,與磁場(chǎng)管道2的另一端連通，這樣，弧源1經(jīng)過(guò)磁場(chǎng)管道2與真空腔 室3形成連通，另外，且刀具基體安裝在該真空腔室3內(nèi)，當(dāng)多個(gè)弧源1對(duì)各個(gè)靶材分別起 弧產(chǎn)生的多種等離子體在磁場(chǎng)管道2內(nèi)混合均勻并運(yùn)動(dòng)進(jìn)入真空腔室3內(nèi)，在偏壓的作用 下，這些等離子體撞擊刀具基體的表面，從而沉積形成多元涂層。
[0042] 在本實(shí)施例中，上述真空腔室3優(yōu)選為球形的腔體結(jié)構(gòu)，當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際情況和需 求，在其他實(shí)施例中，真空腔室3也可以為其他的形狀。多個(gè)上述弧源1均勻分布在球形的 真空腔室3的外壁上，并且與其連通，使得弧源1起弧產(chǎn)生的等離子體能夠進(jìn)入真空腔室3 的腔內(nèi)。本實(shí)施例將真空腔室3優(yōu)選為球形，使得進(jìn)入真空腔室3腔內(nèi)的等離子體進(jìn)一步 均勻地撞擊刀具基體的表面。
[0043] 進(jìn)一步地，上述的多個(gè)弧源1均勻分布在真空腔室3外壁上，這些弧源1的中心線 相交形成有夾角，相鄰的兩個(gè)弧源1的中心線之間夾角相等，且相鄰的兩個(gè)弧源1的中心線 所形成的夾角大于0°且小于90°。在本實(shí)施例中，真空腔室3的右側(cè)外壁上均勻間隔設(shè) 置有兩個(gè)弧源，左側(cè)外壁上均勻間隔設(shè)置有三個(gè)弧源，這三個(gè)弧源依序?yàn)榈谝换≡?1、第二 弧源12和第三弧源13,第一弧源11和第二弧源12的中心線的夾角為α，第二弧源12和 第三弧源13的中心線的夾角為β，此處，0〈α〈90°，0〈β〈90°，本實(shí)施例α和β優(yōu)選為 45°，當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際情況，在其他實(shí)施例中，α和β的大小可以根據(jù)實(shí)際需求在其范圍內(nèi) 進(jìn)行調(diào)節(jié)。另外，在實(shí)際生產(chǎn)中，根據(jù)涂層成分的需求，可以增加更多的弧源，從而實(shí)現(xiàn)三元 或者四元等多元復(fù)合涂層的制備。
[0044] 另外，上述弧源1上安裝有靶材，此處，靶材優(yōu)選為純金屬靶材，多個(gè)弧源1分別安 裝有不同元素的純金屬靶材，當(dāng)這些弧源1同時(shí)工作時(shí)，將同時(shí)產(chǎn)生多種元素的等離子體， 這些等離子體受到磁場(chǎng)管道2中磁場(chǎng)的約束并混合均勻，在磁場(chǎng)內(nèi)繞著磁力線運(yùn)動(dòng)到真空 腔室3內(nèi)部的刀具基體上。在本實(shí)施例中，靶材優(yōu)選為純金屬靶材，相對(duì)于涂層行業(yè)中采用 的鑲嵌靶材和合金靶材，此處優(yōu)選的純金屬靶材的制造成本最低，有效降低了涂層制備的 成本。
[0045] 本實(shí)施例中，上述磁場(chǎng)管道2用于產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)該磁場(chǎng)約束并均勻混合多種等 離子體，具體地，在磁場(chǎng)管道2的外壁纏繞有磁感應(yīng)線圈21，當(dāng)磁感應(yīng)線圈21通電后就會(huì)產(chǎn) 生穩(wěn)定的磁場(chǎng)，相應(yīng)地，該磁場(chǎng)磁力線穿過(guò)磁場(chǎng)管道2內(nèi)部，這樣，上述混合均勻的多種等 離子體就會(huì)在該磁場(chǎng)內(nèi)繞著磁力線運(yùn)動(dòng)而進(jìn)入真空腔室3內(nèi)部，同時(shí)，這些等離子體在偏 壓的作用下，獲得了足夠的能量而撞擊刀具基體的表面，在刀具基體表面吸附形核和生長(zhǎng)， 從而形成多元合金的涂層，該涂層成分均勻，性能穩(wěn)定。
[0046] 另外，上述多元復(fù)合涂層的制備系統(tǒng)還可以調(diào)節(jié)各個(gè)弧源1的弧電流，通過(guò)調(diào)節(jié) 弧電流控制各個(gè)弧源1上所產(chǎn)生的等離子體的數(shù)量，從而控制所制備的涂層中各元素的含 量和涂層的晶體結(jié)構(gòu)。
[0047] 本實(shí)施例中，上述多元復(fù)合涂層的制備系統(tǒng)的基本工作方式為：
[0048] 上述第一弧源11、第二弧源12和第三弧源13同時(shí)起弧后，同時(shí)產(chǎn)生大量的等離子 體，這些等離子體獲得一定的動(dòng)能，并做無(wú)序的運(yùn)動(dòng)，接著，這些等離子體進(jìn)入三個(gè)弧源下 端連接的磁場(chǎng)管道2內(nèi)，該磁場(chǎng)管道2上纏繞著大量的磁感應(yīng)線圈21，通電后產(chǎn)生強(qiáng)烈的磁 場(chǎng)，帶電等離子體運(yùn)動(dòng)到該位置時(shí)，將被磁場(chǎng)均勻混合并約束著向前運(yùn)動(dòng)，使得這三種等離 子體同時(shí)到達(dá)刀具基體表面時(shí)，形成含有三種合金元素的三元復(fù)合涂層；
[0049] 在該系統(tǒng)的右側(cè)外壁上均勻間隔設(shè)置有兩個(gè)弧源，分別是第四弧源14和第五弧 源15,同樣地，這兩個(gè)弧源產(chǎn)生的等離子體，在磁場(chǎng)管道2中磁場(chǎng)的約束下，同時(shí)到達(dá)刀具 基體時(shí)，也可以形成含有二種金屬元素的二元復(fù)合涂層。
[0050] 采用上述多元復(fù)合涂層的制備系統(tǒng)對(duì)刀具進(jìn)行涂層制備，具有以下特點(diǎn)：
[0051] 1)上述的制備系統(tǒng)中，在弧源1中安裝純金屬靶材，相對(duì)于涂層行業(yè)中通常采用 的鑲嵌靶材和合金靶材，此處優(yōu)選的純金屬靶材制造成本最低，有效降低了對(duì)刀具進(jìn)行涂 層制備的生產(chǎn)成本；
[0052] 2)上述的制備系統(tǒng)中，設(shè)置有磁場(chǎng)管道2,該磁場(chǎng)管道2外壁纏繞有磁感應(yīng)線圈 21，通電后，磁場(chǎng)管道2內(nèi)產(chǎn)生磁場(chǎng)，通過(guò)磁場(chǎng)將多個(gè)純金屬靶材產(chǎn)生的多種等離子體進(jìn) 行約束混合，使得多種等離子體的混合更加均勻化，保證了所形成的涂層性能穩(wěn)定、成分均 勻。
[0053] 本發(fā)明還提出了一種多元復(fù)合涂層的制備方法，該方法包括如下步驟：
[0054] S100,將刀具基體進(jìn)行超聲波清洗，去除刀具基體表面的污染物，如粉塵、油污 等；
[0055] S200,采用上述多元復(fù)合涂層的制備系統(tǒng)對(duì)刀具基體進(jìn)行濺射清洗，去除吸附在 刀具基體表面的微量雜質(zhì)，提升涂層與基體的結(jié)合力；
[0056] S300,采用上述多元復(fù)合涂層的制備系統(tǒng)對(duì)刀具基體進(jìn)行涂層制備。
[0057] 下面將以TiAlCrN涂層為例對(duì)上述制備方法進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。
[0058] 本實(shí)施例中，上述步驟S100"將刀具基體進(jìn)行超聲波清洗，去除刀具基體表面的污 染物，如粉塵、油污等"，具體包括：
[0059] S101，首先在超聲波的作用下，采用金屬清洗劑去除刀具基體上大量的粉塵和油 脂等；S102,然后繼續(xù)在超聲波的作用下，采用有機(jī)溶劑去除刀具基體上殘留的油脂等雜 質(zhì)，如丙酮；S103,最后，采用熱風(fēng)對(duì)刀具基體進(jìn)行吹干，從而獲得干凈清潔的表面，保證了 涂層與刀具基體的結(jié)合力。
[0060] 本實(shí)施例中，上述步驟S200 "采用上述多元復(fù)合涂層的制備系統(tǒng)對(duì)刀具基體進(jìn)行 濺射清洗，去除吸附在刀具基體表面的微量雜質(zhì)，提升涂層與基體的結(jié)合力"。本方案采用 金屬鈦離子對(duì)刀具基體進(jìn)行濺射清洗，具體包括：
[0061] S201，在第一弧源11上安裝純鈦靶；
[0062] S202,對(duì)真空腔室3進(jìn)行抽真空；
[0063] S203,當(dāng)真空腔室3內(nèi)的氣壓小于1.0父10午&，且溫度達(dá)到3001：時(shí)，單獨(dú)啟動(dòng)第 一弧源11，其余弧源均不工作，并調(diào)節(jié)偏壓為-1000V，將鈦等離子體加速撞擊刀具基體，持 續(xù)時(shí)間20~30分鐘，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)刀具基體的濺射清洗。具體濺射工藝如表1。
[0064] 表1 :濺射清洗工藝
[0066] 一本實(shí)施例中，上述步驟S300 "采用上述多元復(fù)合