一種在游標卡尺表面沉積CrN薄膜的工藝的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種在游標卡尺表面沉積CrN薄膜的工藝，它是在4Cr13不銹鋼制造的游標卡尺表面，利用多弧離子鍍或磁控濺射鍍或射頻濺射鍍技術，首先沉積一定厚度的純金屬作為過渡層，之后，再通入反應氣體氮氣，形成致密的CrN薄膜。表面CrN層是一種硬質陶瓷薄膜，具有耐腐蝕、耐磨損、化學穩定性好、韌性良好、低應力和好的表面質量等優點，較大幅度的提高了游標卡尺產品的質量。
【專利說明】一種在游標卡尺表面沉積CrN薄膜的工藝
【技術領域】
[0001]本發明涉及表面工程技術，具體是一種在游標卡尺表面沉積CrN薄膜的工藝。
【背景技術】
[0002]游標卡尺廣泛應用于工業生產和科學研究中，在使用中應滿足的基本要求是:具有良好的耐磨性、耐腐蝕性，表面粗糙度小，尺寸穩定及不易變形。常用的游標卡尺原材料一般為4Crl3不銹鋼，經過淬火+回火熱處理,但耐磨性和耐腐蝕性能較差,表面質量也因為淬火不夠精細。

【發明內容】

[0003]本發明的目的是為克服現存在問題，在4Crl3不銹鋼游標卡尺表面沉積CrN薄膜，提高游標卡尺耐磨性和耐腐蝕性能，改善表面質量不夠精細的缺陷。游標卡尺表面沉積CrN還有膜基結合力強，沉積時間短，處理溫度低，不影響游標卡尺的精度等優點。
[0004]實現本發明目的的技術方案是:
利用離子濺射技術，在4Crl3不銹鋼游標卡尺表面首先沉積一定厚度的純金屬作為過渡層，過渡層可以是純鉻或鎳或鈦或鑰或鎢，之后，再通入反應氣體氮氣，形成致密的CrN薄膜。
[0005]具體包括如下步驟:
(1)將游標卡尺基材放進丙酮和酒精的混合液中進行超聲波清洗；
(2)放入離子鍍沉積設備中，抽真空到極限后通入高純Ar氣，開啟偏壓電源使Ar氣電離，對游標卡尺表面進行清洗；
(3)開啟濺射電源，濺射電源可以是多弧離子鍍電源或磁控濺射鍍電源或射頻濺射鍍電源，預先沉積純鉻或鎳或鈦或鑰或純鶴作為過渡層；
(4)通入N2,調節Ar= N2流量比，工作氣壓，沉積濺射電源的電流，被沉積游標卡尺的負偏壓，沉積溫度，沉積時間工藝參數，制備表面的氮化鉻沉積層；
(5)在真空中隨爐冷卻至60°C以下，取出游標卡尺。
[0006]步驟(1)中所述游標卡尺基材為4Cr 13馬氏體不銹鋼或鐵碳合金或合金鋼。
[0007]步驟(2)中所述的清洗工件表面的工藝參數為:極限真空度10_4~10_3Pa，工作真空度5~KT1Pa,負偏壓-70(T-1000V，工作總氣壓0.5~10Pa，清洗溫度~300°C，清洗時間10~30mino
[0008]步驟(3 )中，沉積電源可使用電弧電源或磁控濺射鍍電源或射頻濺射鍍電源。
[0009]步驟(3)中所述的離子鍍過渡層的工藝參數為，工作總氣壓0.5~10Pa，負偏壓-200~-600V，弧電源為50~80A，沉積溫度~250°C，沉積時間10~30min，沉積過渡層在 0.1 ~0.6 μ m。。
[0010]步驟(4)中所述的離子鍍CrN薄膜的工藝參數為:么1^2流量比為1:2~1:10之間，工作總氣壓0.5~10Pa，負偏壓-200~-600V，弧電源為50~80A，沉積溫度~250°C，沉積時間30~60min。
[0011]本發明的創新點是:采用多弧離子鍍或磁控濺射鍍或射頻濺射鍍等先進的表面工程技術，在游標卡尺上沉積CrN薄膜，沉積溫度低，沉積時間短，不影響游標卡尺的尺寸及精度，不改變基體材料的相結構。利用過渡層增加表面氮化物的膜基結合強度，表面所形成的CrN層是一種硬質陶瓷薄膜，具有耐腐蝕、耐磨損、化學穩定性好、韌性好、低應力及表面質量好等優點，能夠大幅度提高游標卡尺的產品質量。
【具體實施方式】
[0012]以下通過具體的實例來進一步說明本發明
游標卡尺的基材為4Crl3馬氏體不銹鋼，在酒精和丙酮的混合液中進行超聲波清洗半小時以上。
[0013]將清洗后的游標卡尺吹干，懸掛在自制的試樣臺上，置于真空室的轉架上，工件架公轉的同時自轉。
[0014]關閉真空室門后，本底真空度抽至10_3Pa，通入Ar氣至IPa，用-700V偏壓清洗游標卡尺IOmin ;清洗后，基體溫度升高至200°C，工作氣壓0.8Pa，偏壓-200V，靶材弧電流68A，先沉積純Cr作為過渡層，沉積時間為IOmin ;隨后通入N2，Ar:N2流量比為1:3，沉積CrN薄膜，沉積時間為50min ;結束之后隨爐冷卻，游標卡尺即可獲得表面致密的CrN薄膜。
[0015]產品經測試，游標卡尺耐腐蝕、耐磨損、化學穩定性好，韌性好，低應力及表面質量好。·
【權利要求】
1.一種在游標卡尺表面沉積CrN薄膜的工藝，其特征是:包括如下步驟: (1)將游標卡尺放進丙酮和酒精的混合液中進行超聲波清洗； (2)放入離子鍍沉積設備中，抽真空到極限后通入高純Ar氣，開啟偏壓電源使Ar氣電離，對游標卡尺表面進行清洗； (3)開啟濺射電源，濺射電源可以是多弧離子鍍電源或磁控濺射鍍電源或射頻濺射鍍電源，預先沉積純鉻或鎳或鈦或鑰或純鶴作為過渡層； (4)通入N2,調節Ar= N2流量比，工作氣壓，沉積濺射電源的電流，被沉積游標卡尺的負偏壓，沉積溫度，沉積時間工藝參數，制備表面的氮化鉻沉積層； (5)在真空中隨爐冷卻至60°C以下，取出游標卡尺。
2.根據權利要求1所述的工藝，其特征是:步驟(1)中所述游標卡尺基材為4Crl3馬氏體不銹鋼或鐵碳合金或合金鋼。
3.根據權利要求1所述的工藝，其特征是:步驟(2)中所述的清洗工件表面的工藝參數為:極限真空度10_4~10_3Pa，工作真空度5~IO-1Pa,負偏壓-70(T-1000V，工作總氣壓0.5~10Pa，清洗溫度~300°C，清洗時間10~30min。
4.根據權利要求1所述的工藝，其特征是:步驟(3)中，沉積電源可使用電弧電源或磁控濺射鍍電源或射頻濺射鍍電源。
5.根據權利要求1所述的工藝，其特征是:步驟(3)中所述的離子鍍過渡層的工藝參數為，工作總氣壓0.5~10Pa，負偏壓-200~-600V，弧電源為50~80A，沉積溫度~250°C，沉積時間10~30min,沉積過渡層`在0.1~0.6 μ m。
6.根據權利要求1所述的工藝，其特征是:步驟(4)中所述的離子鍍CrN薄膜的工藝參數為:八1^2流量比為1:2~1:10之間，工作總氣壓0.5~10Pa，負偏壓-200~-600V，弧電源為50~80A，沉積溫度~250°C，沉積時間30~60min。
7.用權利要求1-6之一所述的工藝制出的表面沉積CrN薄膜的游標卡尺。
【文檔編號】C23C14/06GK103628023SQ201310572297
【公開日】2014年3月12日 申請日期:2013年11月15日 優先權日:2013年11月15日
【發明者】高原, 韋文竹, 董中新, 王成磊, 張焱, 吳煒欽, 陸小會, 張光耀 申請人:桂林電子科技大學