申請?zhí)枺?01310672421

　　申請人：南京航空航天大學

　　摘要：一種立方氮化硼涂層刀具的制備方法，其特征是它包括：Si3N4陶瓷襯底的預處理；將襯底放入熱絲化學氣相沉積設備中沉積摻硼金剛石；對沉積好的薄膜樣品放入直流等離子體噴射化學氣相沉積設備中在30～40V正偏壓下進行刻蝕清潔表面預處理30～45s，接著沉積立方氮化硼涂層，具體參數(shù):BF3,N2,Ar和H2的流量分別為20sccm、2slm、3slm、4sccm，總的反應氣壓為4kPa，襯底負偏壓為65V，襯底溫度為860?C，沉積時間為50min。本發(fā)明工藝簡單、操作較容易，涂層與基底結(jié)合性能得到明顯提升。

　　獨立權利要求：1.一種立方氮化硼涂層刀具的制備方法，其特征是它包括：（一）襯底的預處理：使用Si3N4陶瓷刀片作為襯底材料，先將Si3N4陶瓷刀片進行表面打磨，打磨使用W20、W14、W7型號金剛石砂紙從粗到細依次打磨共計30～45min；之后將打磨后的Si3N4陶瓷刀片放入丙酮溶液中超聲清洗10～15min，再將經(jīng)所述超聲清洗后的Si3N4陶瓷刀片置于由粒度為0.5～1μm的金剛石微晶粉末配置而成的丙酮懸濁液中超聲15～20min，取出后立即用去離子水濾過表面，放入酒精溶液中再超聲清洗5～10min，電吹風吹干待用，得到襯底；（二）鉭絲預處理：熱絲化學氣相沉積設備中的熱絲為鉭絲，將鉭絲拉直并固定在襯底上方，然后在總氣體流量400sccm，C/H為2%～4%的碳源濃度下碳化1小時；碳化后升起沉積臺，控制襯底與鉭絲的距離為4～8mm；（三）襯底表面噴金處理及沉積摻硼金剛石過渡層：為保證襯底偏壓電流的順利導出，應先對經(jīng)過預處理的作為襯底的陶瓷刀片背面進行噴金處理；再使用熱絲化學氣相沉積法在經(jīng)過噴金處理的襯底上沉積摻硼金剛石，得到表面有摻硼金剛石過渡層的襯底；（四）最后，沉積立方氮化硼涂層：將沉積好摻硼金剛石過渡層的襯底放入直流等離子體噴射化學氣相沉積設備中，先通入BF3,N2,Ar這三種氣體，在正偏壓30～40V條件下刻蝕30～45s，對襯底進行清潔處理；刻蝕完后通入H2,然后在經(jīng)過清潔處理的表面沉積有摻硼金剛石過渡層的襯底上再沉積立方氮化硼涂層，得到結(jié)合強度滿足要求的立方氮化硼涂層刀具。

　　2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是所述的丙酮懸濁液中金剛石微晶粉末的重量百分比為0.1～1%。

　　3.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是所述的熱絲法化學氣相沉積摻硼金剛石的工藝參數(shù)為：襯底置于鉭絲下方約4～8mm，熱絲溫度2400～2700?C，襯底溫度800℃，反應氣壓2.5kPa，碳源濃度1%，摻硼濃度2000～4000ppm，總流量400sccm, 沉積時間5h。

　　4.根據(jù)權利要求1所述的方法，其特征是所述的立方氮化硼涂層沉積工藝參數(shù)為：BF3, N2, Ar和H2的流量分別為20sccm、2slm、3slm、4sccm，總的反應氣壓為 4kPa，襯底負偏壓為65V，襯底溫度為860?C，沉積時間為50min。