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专利:立方氮化硼涂层刀具的制备方法

关键词 立方氮化硼 , 刀具 , 涂层|2014-03-26 10:10:51|行业专利|来源 中国超硬材料网
摘要 申请号:201310672421申请人:南京航空航天大学摘要:一种立方氮化硼涂层刀具的制备方法,其特征是它包括:Si3N4陶瓷衬底的预处理;将衬底放入热丝化学气相沉积设备中沉积掺硼...

  申请号:201310672421

  申请人:南京航空航天大学

  摘要:一种立方氮化硼涂层刀具的制备方法,其特征是它包括:Si3N4陶瓷衬底的预处理;将衬底放入热丝化学气相沉积设备中沉积掺硼金刚石;对沉积好的薄膜样品放入直流等离子体喷射化学气相沉积设备中在30~40V正偏压下进行刻蚀清洁表面预处理30~45s,接着沉积立方氮化硼涂层,具体参数:BF3,N2,Ar和H2的流量分别为20sccm、2slm、3slm、4sccm,总的反应气压为4kPa,衬底负偏压为65V,衬底温度为860?C,沉积时间为50min。本发明工艺简单、操作较容易,涂层与基底结合性能得到明显提升。

  独立权利要求:1.一种立方氮化硼涂层刀具的制备方法,其特征是它包括:(一)衬底的预处理:使用Si3N4陶瓷刀片作为衬底材料,先将Si3N4陶瓷刀片进行表面打磨,打磨使用W20、W14、W7型号金刚石砂纸从粗到细依次打磨共计30~45min;之后将打磨后的Si3N4陶瓷刀片放入丙酮溶液中超声清洗10~15min,再将经所述超声清洗后的Si3N4陶瓷刀片置于由粒度为0.5~1μm的金刚石微晶粉末配置而成的丙酮悬浊液中超声15~20min,取出后立即用去离子水滤过表面,放入酒精溶液中再超声清洗5~10min,电吹风吹干待用,得到衬底;(二)钽丝预处理:热丝化学气相沉积设备中的热丝为钽丝,将钽丝拉直并固定在衬底上方,然后在总气体流量400sccm,C/H为2%~4%的碳源浓度下碳化1小时;碳化后升起沉积台,控制衬底与钽丝的距离为4~8mm;(三)衬底表面喷金处理及沉积掺硼金刚石过渡层:为保证衬底偏压电流的顺利导出,应先对经过预处理的作为衬底的陶瓷刀片背面进行喷金处理;再使用热丝化学气相沉积法在经过喷金处理的衬底上沉积掺硼金刚石,得到表面有掺硼金刚石过渡层的衬底;(四)最后,沉积立方氮化硼涂层:将沉积好掺硼金刚石过渡层的衬底放入直流等离子体喷射化学气相沉积设备中,先通入BF3,N2,Ar这三种气体,在正偏压30~40V条件下刻蚀30~45s,对衬底进行清洁处理;刻蚀完后通入H2,然后在经过清洁处理的表面沉积有掺硼金刚石过渡层的衬底上再沉积立方氮化硼涂层,得到结合强度满足要求的立方氮化硼涂层刀具。

  2.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述的丙酮悬浊液中金刚石微晶粉末的重量百分比为0.1~1%。

  3.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述的热丝法化学气相沉积掺硼金刚石的工艺参数为:衬底置于钽丝下方约4~8mm,热丝温度2400~2700?C,衬底温度800℃,反应气压2.5kPa,碳源浓度1%,掺硼浓度2000~4000ppm,总流量400sccm, 沉积时间5h。

  4.根据权利要求1所述的方法,其特征是所述的立方氮化硼涂层沉积工艺参数为:BF3, N2, Ar和H2的流量分别为20sccm、2slm、3slm、4sccm,总的反应气压为 4kPa,衬底负偏压为65V,衬底温度为860?C,沉积时间为50min。 

 

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