m。如圖4所示，然后，采用電子束光刻在鉻膜層50加工納米尺度的織構(gòu)陣列70;
[0036](2)刀具前處理:刀具10先放入H2SO4和出02的混合溶液中恒溫水浴10-30分鐘，用去離子水沖洗并吹干，優(yōu)選地，刀具是放入H2SO4: H2O2 = 4:1混合溶液中中恒溫120°(3水浴15分鐘，用去離子水沖洗5分鐘，再用氮?dú)獯蹈?。接著，放入NH4OH、H2O2、H2O的混合溶液中恒溫水浴10-30分鐘，用去離子水沖洗并吹干，優(yōu)選地，刀具是放入NH4OH = H2O2 = H2O= 1:1: 5混合溶液中恒溫80°C水浴15分鐘，用去離子水沖洗5分鐘，再用氮?dú)獯蹈?。接著，放入HCl、H202、H2O的混合溶液中恒溫水浴10-30分鐘，用去離子水沖洗并吹干，優(yōu)選地，刀具是放入HCl:H2O2 = H2O=1: 1:6混合溶液中恒溫80°C水浴15分鐘，用去離子水沖洗5分鐘，再用氮?dú)獯蹈?。接著在HF溶液中浸泡10-60秒，用去離子水沖洗并吹干，優(yōu)選地，刀具是先放入50%HF溶液中浸泡30秒，用去離子水沖洗5分鐘，再用氮?dú)獯蹈?。最后，刀具清洗并進(jìn)行脫水烘焙，優(yōu)選地，刀具是在400°C的對(duì)流烘箱中進(jìn)行脫水烘焙；
[0037](3)光刻圖形轉(zhuǎn)印:如圖5所示，光刻膠80均勻的涂在刀具10前刀面的刀-肩接觸區(qū)。如圖6所示，掩膜板放置于刀具10前刀面上方并且玻璃基板30朝上，在掩膜板上方用紫外線對(duì)光刻膠80進(jìn)行曝光，曝光時(shí)間優(yōu)選為12秒。曝光后對(duì)光刻膠80進(jìn)行后烘，優(yōu)選地，后烘是在100°C的溫度條件下熱板后烘90秒。之后，用顯影液對(duì)光刻膠80進(jìn)行溶解，優(yōu)選地，顯影時(shí)間少于一分鐘，如圖7所示，在光刻膠80上形成納米尺度的織構(gòu)陣列圖形90，優(yōu)選地，顯影結(jié)束后，在130°C的溫度條件下堅(jiān)膜烘焙90秒；
[0038](4)等離子體刻蝕:如圖8所示，對(duì)照光刻膠80上納米尺度的織構(gòu)陣列圖形90，采用等離子體刻蝕，在刀具10上刻蝕形成納米尺度的織構(gòu)陣列20，納米尺度織構(gòu)陣列的截面是直溝槽。如圖9所示，最后去除剩余的光刻膠80即可。優(yōu)選地，刀具前刀面上形成納米尺度的織構(gòu)陣列圓孔直徑=200nm，圓孔的中心距=300nm，孔深=500nm。優(yōu)選地，刻蝕氣體為氯氣，保證了刻蝕氣體與被刻蝕材料進(jìn)行反應(yīng)，形成揮發(fā)性生成物而被去除。優(yōu)選地，刻蝕氣體為氯氣和氬氣的混合氣體，氯氣和氬氣的氣體流量分別為8sccm和2sccm，提高刻蝕速率。優(yōu)選地，是在室溫下采用ICP-2B進(jìn)行等離子體刻蝕，使用射頻13.56MHZ，ICP源功率為500W，偏置功率為200W，偏置電壓200V，室內(nèi)壓力控制在1.27Pa，刻蝕反應(yīng)式:WC+3Cl2 = WCl4+CCl2，Co+Cl2 = CoCl2o
[0039]以上所述，僅為本發(fā)明較佳實(shí)施例而已，故不能依此限定本發(fā)明實(shí)施的范圍，即依本發(fā)明專利范圍及說(shuō)明書(shū)內(nèi)容所作的等效變化與修飾，皆應(yīng)仍屬本發(fā)明涵蓋的范圍內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.等離子體織構(gòu)化刀具，刀具的基體材料為硬質(zhì)合金，其特征在于:刀具前刀面的刀-肩接觸區(qū)采用等離子體刻蝕方法刻蝕形成納米尺度的織構(gòu)陣列。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的等離子體織構(gòu)化刀具，其特征在于:所述納米尺度的織構(gòu)陣列圓孔直徑=200nm，圓孔的中心距=300nm，圓孔深度=500nm。3.等離子體織構(gòu)化刀具制備方法，步驟為: (1)制備掩膜板:通過(guò)濺射法在玻璃基板的表面濺射淀積氮化鉻層，在氮化鉻層的表面濺射鉻膜層，在鉻膜層的表面濺射三氧化二鉻層，然后，采用電子束光刻在鉻膜層加工納米尺度的織構(gòu)陣列； (2)刀具前處理:刀具先放入H2SO4和H2O2的混合溶液中恒溫水浴10-30分鐘，用去離子水沖洗并吹干;接著，放入NH40H、H202、H20的混合溶液中恒溫水浴10-30分鐘，用去離子水沖洗并吹干;接著，放入HCl、H2O2、H2O的混合溶液中恒溫水浴10-30分鐘，用去離子水沖洗并吹干;接著在HF溶液中浸泡10-60秒，用去離子水沖洗并吹干;最后，刀具清洗并進(jìn)行脫水烘焙； (3)光刻圖形轉(zhuǎn)印:光刻膠均勻的涂在刀具前刀面的刀-肩接觸區(qū)，掩膜板放置于刀具前刀面上方并且玻璃基板朝上，在掩膜板上方用紫外線對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，曝光后對(duì)光刻膠進(jìn)行后烘，之后，用顯影液對(duì)光刻膠進(jìn)行溶解，在光刻膠上形成納米尺度的織構(gòu)陣列圖形； (4)等離子體刻蝕:對(duì)照光刻膠上納米尺度的織構(gòu)陣列圖形，采用等離子體刻蝕，在刀具上刻蝕形成納米尺度的織構(gòu)陣列。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體織構(gòu)化刀具制備方法，其特征在于:所述鉻膜層厚度為I OOnm;所述三氧化二鉻層厚度為20nm ο5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體織構(gòu)化刀具制備方法，其特征在于:刀具前處理步驟中，刀具是放入H2SO4:H2O2 = 4:1混合溶液中中恒溫120°C水浴15分鐘，用去離子水沖洗5分鐘，再用氮?dú)獯蹈?刀具是放入NH4OH:H2O2 = H2O= 1:1: 5混合溶液中恒溫80°C水浴15分鐘，用去離子水沖洗5分鐘，再用氮?dú)獯蹈?刀具是放入HC1:H202:H20=1:1:6混合溶液中恒溫80°C水浴15分鐘，用去離子水沖洗5分鐘，再用氮?dú)獯蹈?刀具是先放入50% HF溶液中浸泡30秒，用去離子水沖洗5分鐘，再用氮?dú)獯蹈?刀具是在400°C的對(duì)流烘箱中進(jìn)行脫水烘焙。6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體織構(gòu)化刀具制備方法，其特征在于:光刻圖形轉(zhuǎn)印步驟中，曝光時(shí)間為12秒;后烘是在100°C的溫度條件下熱板后烘90秒;顯影時(shí)間少于一分鐘，顯影結(jié)束后，在130°C的溫度條件下堅(jiān)膜烘焙90秒。7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體織構(gòu)化刀具制備方法，其特征在于:等離子體刻蝕步驟中，刀具前刀面上形成納米尺度的織構(gòu)陣列圓孔直徑= 200nm，圓孔的中心距= 300nm，孔深= 500nm。8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體織構(gòu)化刀具制備方法，其特征在于:等離子體刻蝕步驟中，刻蝕氣體為氯氣。9.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體織構(gòu)化刀具制備方法，其特征在于:等離子體刻蝕步驟中，刻蝕氣體為氯氣和氬氣的混合氣體，氯氣和氬氣的氣體流量分別為8sccm和2sccm。10.根據(jù)權(quán)利要求3所述的等離子體織構(gòu)化刀具制備方法，其特征在于:等離子體刻蝕步驟中，在室溫下采用ICP-2B進(jìn)行等離子體刻蝕，使用射頻13.56MHZ，ICP源功率為500W，偏置功率為200W，偏置電壓200V，室內(nèi)壓力控制在1.27Pa，刻蝕反應(yīng)式:WC+3Cl2=WCl4+CCl2，Co+Cl2 = CoCl2o
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種等離子體織構(gòu)化刀具及其制備方法，步驟為：(1)制備掩膜板：通過(guò)濺射法在玻璃基板的表面濺射淀積氮化鉻層，在氮化鉻層的表面濺射鉻膜層，在鉻膜層的表面濺射三氧化二鉻層，然后，采用電子束光刻在鉻膜層加工納米尺度的織構(gòu)陣列；(2)刀具前處理；(3)光刻圖形轉(zhuǎn)?。汗饪棠z均勻的涂在刀具前刀面的刀-屑接觸區(qū)，對(duì)光刻膠進(jìn)行曝光，用顯影液對(duì)光刻膠進(jìn)行溶解，在光刻膠上形成納米尺度的織構(gòu)陣列圖形；(4)等離子體刻蝕：采用等離子體刻蝕，在刀具上刻蝕形成納米尺度的織構(gòu)陣列。納米尺度的織構(gòu)陣列減小了切削過(guò)程中的刀-屑接觸長(zhǎng)度，進(jìn)而降低了切削力和切削溫度，減少切屑的粘結(jié)，提高刀具的抗粘結(jié)性能，延長(zhǎng)刀具的使用壽命。
【IPC分類】C23C14/04, C23C14/58, C23C14/06
【公開(kāi)號(hào)】CN105543802
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201511008148
【發(fā)明人】連云崧, 陳匯豐, 周偉, 鄧大祥, 秦利鋒
【申請(qǐng)人】廈門(mén)大學(xué)
【公開(kāi)日】2016年5月4日
【申請(qǐng)日】2015年12月29日