專利名稱：涂層、具有該涂層的被覆件及該被覆件的制備方法
技術(shù)領域：
本發(fā)明涉及一種涂層、具有該涂層的被覆件及該被覆件的制備方法，特別涉及一種真空鍍膜層、具有該真空鍍膜層的被覆件及該被覆件的制備方法。
背景技術(shù)：
PVD鍍膜工藝在工業(yè)領域有著廣泛的應用，其中，TiN, TiAlN薄膜鍍覆在刀具或模具表面能大幅提高刀具和模具的使用壽命。然而，隨著金屬切削加工朝高切削速度、高進給速度、高可靠性、長壽命、高精度和良好的切削控制性方面發(fā)展，對表面涂層的性能提出了更高的要求。傳統(tǒng)的TiN、TiAlN涂層在硬度、韌性等方面已經(jīng)不能滿足要求。研究發(fā)現(xiàn)，在TiN中摻入Si可以進一步提高其硬度，但是韌性較低，在用于切削高硬度材料時，刀具的刃口易產(chǎn)生卷刃。

發(fā)明內(nèi)容
有鑒于此，有必要提供一種具有良好硬度及韌性的涂層。另外，還有必要提供一種應用上述涂層的被覆件。另外，還有必要提供一種上述被覆件的制備方法。一種涂層，包括一沉積層，該沉積層為一 NiTiCN層一種被覆件，包括一基體、形成于該基體的一結(jié)合層及形成于該結(jié)合層上的一涂層，該涂層包括一沉積層。該結(jié)合層為一 NiTi層，該沉積層為一 NiTiCN層。一種被覆件的制備方法，包括以下步驟提供一基體；將基體放入一鍍膜機的真空室內(nèi)，使用鎳鈦合金靶，抽真空至8. OX 10_3Pa，通入流量為100 300SCCm的氬氣，調(diào)節(jié)偏壓至-100 -300V，通過磁控濺射鍍膜方法在該基體上形成一結(jié)合層，該結(jié)合層為一 NiTi層；通入流量為10 200SCCm的氮氣及流量為10 lOOsccm乙炔氣體，調(diào)節(jié)真空室溫度至100 200°C，于該結(jié)合層上形成一沉積層，該沉積層為一 NiTiCN層。相較于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明在形成NiTiCN沉積層時，N原子優(yōu)先與Ti原子形成TiN 晶粒，Ni原子則以獨立形式偏聚在晶界上形成Ni相，其可抑制TiN晶粒的長大，因而使得沉積層中的TiN晶粒的粒徑維持在納米級，該納米級的TiN晶?？捎行岣咚鐾繉拥挠捕群晚g性。所述的被覆件在基體與沉積層之間設置一 MTi結(jié)合層，由于該結(jié)合層的化學穩(wěn)定性與熱膨脹系數(shù)介于基體與沉積層之間，可有效提高涂層與基體之間的結(jié)合力。所述涂層的硬度、韌性的提高及涂層與基體之間結(jié)合力的增強，可顯著地提高所述涂層的使用性能。


圖1為本發(fā)明一較佳實施例的涂層的剖視圖；圖2為本發(fā)明一較佳實施例的被覆件的剖視圖3為本發(fā)明一較佳實施例的被覆件的制備方法的流程圖。主要元件符號說明基體10結(jié)合層20涂層30沉積層31顏色層33被覆件40
具體實施例方式請參閱圖1，本發(fā)明一較佳實施例的涂層30包括一沉積層31。該沉積層31為一 NiTiCN層，其厚度為0. 5 3 μ m。該沉積層31通過磁控濺射法形成?？梢岳斫獾?，在該沉積層31的表面還可鍍覆一顏色層33，以增強該涂層30的美觀性。請參閱圖2，本發(fā)明一較佳實施例的被覆件40包括一基體10、形成于該基體10的一結(jié)合層20及形成于該結(jié)合層20上的所述涂層30。該基體10的材質(zhì)可以為高速鋼、硬質(zhì)合金及不銹鋼等。該被覆件40可以為各類切削刀具、精密量具及模具等。該結(jié)合層20為一 NiTi層，其厚度為0. 05 0. 5 μ m。該結(jié)合層20通過磁控濺射法沉積形成。該結(jié)合層20的化學穩(wěn)定性與熱膨脹系數(shù)介于基體10與沉積層31之間，因而可有效提高涂層30與基體10之間的結(jié)合力。請進一步參見圖3，該被覆件40的方法主要包括如下步驟Sl 提供一基體 10。所述基體10的材質(zhì)可以為高速鋼、硬質(zhì)合金、金屬陶瓷及燒結(jié)金剛石等。S2 對該基體10進行前處理。將基體10放入盛裝有乙醇及/或丙酮溶液的超聲波清洗器中進行震動清洗，以除去基體10表面的雜質(zhì)和油污等。清洗完畢后烘干備用。對經(jīng)上述處理后的基體10的表面進行氬氣等離子體清洗，進一步去除基體10表面的油污，以改善基體10表面與后續(xù)涂層的結(jié)合力。該等離子體清洗的具體操作及工藝參數(shù)可為將基體10放入一磁控濺射鍍膜機(南方創(chuàng)新公司制造，型號為SM-1100H-D)的真空室內(nèi)，將該真空室抽真空至8. 0 X 10 ,通入流量為300 600SCCm (標準狀態(tài)毫升/分鐘)的氬氣(純度為99. 999% )，調(diào)節(jié)偏壓至-300 -800V，對基體10表面進行等離子體轟擊，轟擊時間為3 lOmin。S3 于該基體10上形成一結(jié)合層20。該結(jié)合層20為一 NiTi層。在對基體10進行等離子體清洗后，開啟鎳鈦合金靶(該鎳鈦合金靶中Ni的質(zhì)量百分含量為20 80% )的電源，調(diào)節(jié)氬氣流量至100 300SCCm，優(yōu)選為150sCCm ；調(diào)節(jié)偏壓至-100 -300V，開始沉積結(jié)合層20。該結(jié)合層20的沉積時間為20 60min。S4 于該結(jié)合層20上形成一沉積層31。該沉積層31為一 NiTiCN層。形成所述結(jié)合層20后，向真空室中通入流量為10 200sCCm的高純度氮氣及流量為10 lOOsccm的高純度乙炔氣體，調(diào)節(jié)真空室溫度至100 200°C，開始沉積沉積層31。該沉積層31的沉積時間為90 200min。關閉負偏壓及鎳鈦合金靶電流，停止通入氬氣、氮氣及乙炔氣體，待所述涂層30 冷卻后，向真空室內(nèi)通入空氣，打開真空室門，取出鍍覆好的被覆件40。可以理解的，制備所述被覆件40的方法還可包括在該沉積層31的表面鍍覆一顏色層33，以增強被覆件40的美觀性。本發(fā)明在形成沉積層31時，選擇鎳鈦合金作為靶材，以氮氣及乙炔氣體作為反應性氣體，由于M不易與氮氣反應，沉積過程中氮氣中的N原子優(yōu)先與Ti原子形成TiN晶粒， Ni原子則以獨立形式偏聚在晶界上形成Ni相，其可抑制TiN晶粒的長大，因而使得沉積層 31中的TiN晶粒的粒徑維持在納米級，該納米級的TiN晶粒可有效提高所述涂層30的硬度和韌性。所述的被覆件40在基體10與沉積層31之間設置一 NiTi結(jié)合層20，由于該結(jié)合層20的化學穩(wěn)定性與熱膨脹系數(shù)介于基體10與沉積層31之間，因而可有效提高涂層30 與基體10之間的結(jié)合力。所述涂層30的硬度、韌性的提高及涂層30與基體10之間結(jié)合力的增強，可顯著地提高所述涂層30的使用性能。
權(quán)利要求
1.一種涂層，包括一沉積層，其特征在于該沉積層為一 NiTiCN層。
2.如權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于該沉積層的厚度為0.5 3μπι。
3.如權(quán)利要求1所述的涂層，其特征在于該涂層還包括一形成于該沉積層上的顏色層。
4.一種被覆件，包括一基體、形成于該基體的一結(jié)合層及形成于該結(jié)合層上的一涂層， 該涂層包括一沉積層，其特征在于該結(jié)合層為一 NiTi層，該沉積層為一 NiTiCN層。
5.如權(quán)利要求4所述的被覆件，其特征在于該結(jié)合層的厚度為0.05 0. 5 μ m。
6.如權(quán)利要求5所述的被覆件，其特征在于該基體為高速鋼、硬質(zhì)合金及不銹鋼中的一種。
7.一種被覆件的制備方法，包括以下步驟 提供一基體；將基體放入一鍍膜機的真空室內(nèi)，使用鎳鈦合金靶，抽真空至8. 0 X 10 ,通入流量為 100 300sCCm的氬氣，調(diào)節(jié)偏壓至-100 -300V，通過磁控濺射鍍膜方法在該基體上形成一結(jié)合層，該結(jié)合層為一 NiTi層；通入流量為10 200SCCm的氮氣及流量為10 lOOsccm乙炔氣體，調(diào)節(jié)真空室溫度至100 200，于該結(jié)合層上形成一沉積層，該沉積層為一 NiTiCN層。
8.如權(quán)利要求7所述的被覆件的制備方法，其特征在于該結(jié)合層的沉積時間為20 60mino
9.如權(quán)利要求7所述的被覆件的制備方法，其特征在于該鎳鈦合金靶中鎳的質(zhì)量百分含量為20 80%。
10.如權(quán)利要求7所述的被覆件的制備方法，其特征在于該沉積層的沉積時間為 90 200min。
全文摘要
本發(fā)明提供一種涂層，該涂層包括一NiTiCN沉積層。該涂層具有良好的硬度和韌性。本發(fā)明還提供一種具有上述涂層的被覆件。該被覆件包括一基體、形成于該基體的一NiTi結(jié)合層及形成于該NiTi結(jié)合層上的一涂層。該涂層包括一NiTiCN沉積層。該NiTi結(jié)合層與NiTiCN沉積層結(jié)合，能顯著提高該涂層的硬度及韌性。另外，本發(fā)明還提供了上述被覆件的制備方法。
文檔編號C23C14/35GK102345092SQ20101024007
公開日2012年2月8日 申請日期2010年7月29日 優(yōu)先權(quán)日2010年7月29日
發(fā)明者張新倍, 蔣煥梧, 陳文榮, 陳正士, 馬闖 申請人:鴻富錦精密工業(yè)(深圳)有限公司, 鴻海精密工業(yè)股份有限公司