一种在4Cr13不锈钢游标卡尺表面沉积氮化钛薄膜的工艺的制作方法

　　一种在4Cr13不锈钢游标卡尺表面沉积氮化钛薄膜的工艺的制作方法

　　【**摘要】本发明公开了一种在4Cr13不锈钢游标卡尺表面沉积氮化钛薄膜的工艺，它是对4Cr13不锈钢游标卡尺表面进行物理和化学清洗；其次利用电弧离子镀或离子溅射镀或射频溅射镀技术，在4Cr13马氏体不锈钢游标卡尺表面沉积0.1～0.5μm的纯金属或合金作为过渡层，该过渡层可以是纯钛或纯镍或纯铜或纯钼或纯铬等，合金可以是铁碳合金或钨钼合金或镍铬合金等；第三再通入一定比例的反应气体氮气和氩气，沉积厚度为0.5～1μm氮化钛硬质薄膜层。本发明的在游标卡尺等工具表面沉积的氮化钛薄膜具有高强度、高硬度、耐腐蚀、抗磨损以及良好的视觉效果。

　　【**说明】一种在4Cr 13不锈钢游标卡尺表面沉积氮化钛薄膜的工艺

　　【技术领域】

　　[0001]本发明属于表面工程【技术领域】，具体是一种在4Crl3不锈钢游标卡尺表面沉积氮化钛薄膜的工艺。

　　【背景技术】

　　[0002]游标卡尺具有结构简单、使用方便、精度高和被测工件尺寸范围宽等特点，是一种工业上广泛使用的测量工具。其材质一般主要选用马氏体不锈钢。这类钢具有强度高、变形小和淬透性好等优点,但其耐蚀性、表面质量、耐磨性相对较差。本发明是在其表面沉积氮化钛硬质薄膜层，提高其表面性能获得更好的实用性。

　　【发明内容】

　　[0003]本发明的目的是要提供的一种在4Crl3不锈钢游标卡尺表面沉积氮化钛薄膜的工艺。

　　[0004]实现本发明目的的技术方案是:

　　一种在4Crl3不锈钢游标卡尺表面沉积氮化钛薄膜的工艺是:首先对4Crl3不锈钢游标卡尺表面清洗，包括物理和化学清洗；其次利用电弧离子镀或离子溅射镀或射频溅射镀技术，在4Crl3马氏体不锈钢游标卡尺表面沉积0.1~0.5 μ m的纯金属或合金作为过渡层，该过渡层可以是纯钛或纯镍或纯铜或纯钥或纯铬等，合金可以是铁碳合金或钨钥合金或镍铬合金等；过渡层是为了提高薄膜与基体之间的结合强度；更后再通入一定比例的反应气体氮气和氩气，沉积厚度·为0.5~I μ m氮化钛硬质薄膜层。

　　[0005]具体包括如下步骤:

　　(1)将4Crl3不锈钢游标卡尺放入丙酮溶液进行超声波清洗10~30分钟，然后用无水酒精进行超声波清洗10~30分钟，更后用吹风机吹干；

　　(2)将表面经过清洁的4Crl3不锈钢游标卡尺，放入离子镀沉积设备中，抽真空到1X10_3~2X10_4Pa时，通入氩气，开启偏压电源，偏压幅值调至-600~-800 V，对卡尺进行轰击活化清洗10~30min ；

　　(3)轰击活化清洗后通入Ar气至工作气压IPa~10_2Pa，调节溅射电源的电流、电压、试样负偏压等工艺参数，该电源可以是电弧电源或离子溅射电源或者射频溅射电源。沉积时间1(T30 min，制备一层纯金属或合金作为过渡层，该过渡层可以是纯钛或纯镍或纯铜或纯钥或纯铬等，合金可以是铁碳合金或钨钥合金或镍铬合金等；

　　(4)过渡层制备结束，通入一定比例的反应气体氮气和氩气，调节溅射电源的电流、电压以及试样偏压，进行40~60分钟的氮化钛沉积。

　　[0006]步骤(3)所述的工作温度在200~300° C。

　　[0007]步骤(3)所述的溅射电源，可以是电弧电源或离子溅射电源或者射频溅射电源。

　　[0008]本发明创新点是:在游标卡尺等工具表面沉积的氮化钛薄膜具有高强度、高硬度、耐腐蚀、抗磨损以及良好的视觉效果的特点。【具体实施方式】

　　[0009]以下通过具体的实例来进一步说明本发明。

　　[0010]选择4Crl3马氏体不锈钢游标卡尺，卡尺长度300 mm。设备选用TSU-650超高真空磁控溅射及离子镀沉积设备。

　　[0011]首先将4Crl3马氏体不锈钢游标卡尺放入丙酮溶液进行超声波清洗10~20分钟，然后用无水酒精进行超声波清洗10~20分钟，更后用吹风机吹干；将表面洁净的卡尺固定在TSU-650超高真空磁控溅射及离子镀沉积设备内的工件架上，工件架公转的同时可进行自转。装好后关闭腔室门，用无水酒精擦拭密封圈，确保其上面没有杂质。开启真空系统开始抽真空，抽至一定真空度时开启加热系统，加热到所设定300 ° C的温度。 [0012]当腔室真空抽至IX 10_3 Pa时，通入氩气，开启偏压电源，偏压幅值调至-800 V,对试样进行轰击活化清洗30min。清洗结束后停止通气体，继续抽真空至8X 10_4Pa后，通入Ar气至工作气压0.8 Pa，调节弧电流75 A、负偏压-200 V，点燃纯Ti靶，沉积时间15min，制备一定厚度纯Ti层作为过渡层。之后停止通气体继续抽真空，抽真空至8X 10_4 Pa时，通入反应气体至所需工作气压0.8 Pa，设置弧电流75 A，负偏压-200 V，氩氮气体比例1:8，基体温度300 ° C，开启靶材弧电源进行薄膜的沉积，沉积时间60 min。

　　[0013]当工件冷却到50 °C以下取出工件，先停止分子泵，待分子泵全部停止后再停止机械泵。试样表面即可获得表面致密的氮化钛涂层。

　　[0014]产品经测试，氮化钛薄膜强度高、硬度高，耐腐蚀、抗磨损能力强。

　　【权利要求】

　　1.一种在4Crl3不锈钢游标卡尺表面沉积氮化钛薄膜的工艺，其特征是:包括如下步骤: (1)将4Crl3不锈钢游标卡尺放入丙酮溶液进行超声波清洗10~30分钟，然后用无水酒精进行超声波清洗10~30分钟，更后用吹风机吹干； (2)将表面经过清洁的4Crl3不锈钢游标卡尺，放入离子镀沉积设备中，抽真空到1X10_3~2X10_4Pa时，通入氩气，开启偏压电源，偏压幅值调至-600~-800 V，对卡尺进行轰击活化清洗10~30min ； (3)轰击活化清洗后通入Ar气至工作气压IPa~10_2Pa，调节溅射电源的电流、电压、试样负偏压等工艺参数，该电源可以是电弧电源或离子溅射电源或者射频溅射电源，沉积时间1(T30 min，制备一层纯金属或合金作为过渡层，该过渡层可以是纯钛或纯镍或纯铜或纯钥或纯铬等，合金可以是铁碳合金或钨钥合金或镍铬合金等； (4)过渡层制备结束，通入一定比例的反应气体氮气和氩气，调节溅射电源的电流、电压以及试样偏压，进行40~60分钟的氮化钛沉积。

　　2.根据权利要求1所述的工艺，其特征是:步骤(3)所述的工作温度在200~300°C。

　　3.根据权利要求1所述的工艺，其特征是:步骤(3)所述的溅射电源，可以是电弧电源或离子溅射电源或者射频溅射电源。

　　4.用权利要求1-3之一所述的工艺制备的表面沉积氮化钛薄膜的4Crl3不锈钢游标卡尺。

　　【文档编号】C23C14/06GK103628024SQ201310572311

　　【公开日】2014年3月12日 申请日期:2013年11月15日 优先权日:2013年11月15日

　　【发明者】高原, 陆小会, 董中新, 王成磊, 张焱, 吴炜钦, 韦文竹, 张光耀 申请人:桂林电子科技大学