一種鍍膜系統(tǒng)以及提高切削刀具的鍍膜附著力的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及刀具的表面處理工藝，尤其涉及一種鍍膜系統(tǒng)和提高切削刀具表面的 鍍膜附著力的方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 在高速鋼、硬質(zhì)合金，合金陶瓷等切削刀具上制作硬質(zhì)薄膜，通常利用物理氣相沉 積技術(shù)，現(xiàn)有技術(shù)中一般是通過初期離子清洗或利用制作緩沖層提高鍍膜附著力。不同的 涂層種類，會使用相應(yīng)的成分的靶材進行氣相沉積，因此會出現(xiàn)眾多靶材的現(xiàn)象。雖然它們 具有各自的優(yōu)點，卻存在靶材眾多，并因鍍膜不同而頻繁更換靶材的問題，嚴重影響生產(chǎn)效 率。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003] 本發(fā)明主要應(yīng)用于TiaAlbN(0. 3彡a彡0. 7)結(jié)構(gòu)的鍍膜，一般的TiAlN薄膜所使 用的成分比主要是 Ti:Al = (λ 3:(λ 7, Ti:Al = (λ 5:(λ 5, Ti:Al = 0.33:0.67。以往的做法 是使用不同的靶材制作不同的鍍膜，因此存在頻繁更換不同靶材的問題。
[0004] 為了解決現(xiàn)有技術(shù)存在的以上問題，本發(fā)明設(shè)計了一種鍍膜系統(tǒng)和利用增置陽極 提高切削刀具的鍍膜附著力的方法，通過提高放電電壓并增置陽極，使靶材離化率提高，利 用勢能使得鍍膜附著力明顯提升。
[0005] 為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供的鍍膜系統(tǒng)，采用如下技術(shù)方案：
[0006] -種鍍膜系統(tǒng)，包括鍍膜室、氣體單元、質(zhì)量流量控制單元、放電控制單元、以及真 空單元，其中：
[0007] 所述放電控制單元包括設(shè)置于鍍膜室內(nèi)的兩個陰極靶、增置陽極、以及設(shè)置于鍍 膜室外的弧電源、穩(wěn)壓電源和多個開關(guān)，所述兩個陰極靶包括第一陰極靶和第二陰極靶，增 置陽極包括第一增置陽極和第二增置陽極，弧電源包括第一弧電源和第二弧電源，穩(wěn)壓電 源包括第一穩(wěn)壓電源和第二穩(wěn)壓電源；
[0008] 所述第一陰極靶與所述第一弧電源的負極相連，所述第一弧電源的正極與所述鍍 膜室通過第三開關(guān)相連，第一弧電源的正極與所述第二增置陽極通過第七和第四開關(guān)相 連；所述第一穩(wěn)壓電源的負極與所述鍍膜室連接，所述第一穩(wěn)壓電源的正極與所述第一增 置陽極通過第五開關(guān)和第一開關(guān)連接；
[0009] 所述第二陰極靶與所述第二弧電源的負極相連，所述第二弧電源的正極與所述鍍 膜室通過第二開關(guān)相連，第二弧電源的正極與所述第一增置陽極通過第六開關(guān)和第一開關(guān) 相連；所述第二穩(wěn)壓電源的負極與所述鍍膜室連接，所述第二穩(wěn)壓電源的正極與所述第二 增置陽極通過第八開關(guān)和第四開關(guān)連接。
[0010] 進一步地，所述第一增置陽極和/或第二增置陽極的內(nèi)部設(shè)有磁鐵。
[0011] 優(yōu)選的，所述第一增置陽極和第二增置陽極設(shè)置為分別與所述第二陰極靶和所述 第一陰極靶的位置方向相對。
[0012] 優(yōu)選的，所述第一陰極靶的材質(zhì)為鈦，所述第二陰極靶的材質(zhì)為鋁。
[0013] 本發(fā)明還提供了提高切削刀具的鍍膜附著力的方法，該方法應(yīng)用上述的鍍膜系統(tǒng) 對切削刀具進行鍍膜。
[0014] 在本發(fā)明提供的提高切削刀具的鍍膜附著力的方法，使兩個陰極靶中的任意一個 陰極靶與鍍膜室相連，另一個陰極靶與增置陽極相連，至少有一個陰極靶對增置陽極放電。
[0015] 進一步地，所述增置陽極的內(nèi)部包含感應(yīng)強度為500~1000高斯的磁鐵。
[0016] 在本發(fā)明提供的提高切削刀具的鍍膜附著力的方法中：鍍膜室與第一弧電源陽極 連接時，鍍膜室為陽極A，當?shù)谝换‰娫吹年枠O與第二增置陽極連接時，第二增置陽極為陽 極A '，當?shù)谝环€(wěn)壓電源的陽極與第一增置陽極連接時，第一增置陽極為陽極A";
[0017] 在本發(fā)明的一實施例中，鍍膜室與第二弧電源陽極連接時，鍍膜室為陽極B，當?shù)?二弧電源的陽極與第一增置陽極連接時，第一增置陽極為陽極B '，當?shù)诙€(wěn)壓電源的陽 極與第二增置陽極連接時，第二增置陽極為B";
[0018] 鍍膜時，鍍膜室內(nèi)的陽極為A B ' B〃、A ' A〃B、A B ' B〃或A ' A〃B，并按照A 8/8〃）/八^8/8〃）'八〃8的順序反復(fù)循環(huán)進行，其中八8'8〃表示的狀態(tài)是鍍 膜室與第一弧電源陽極連接，第二弧電源的陽極與第一增置陽極連接，第二穩(wěn)壓電源的陽 極與第二增置陽極連接。A' A〃B、A B' B 〃或A' A〃B的含義以此類推。
[0019] 在本發(fā)明的一實施例中，控制放電電壓的步驟如下：
[0020] 步驟一、關(guān)閉第一開關(guān)、第二開關(guān)、第四開關(guān)、第五開關(guān)和第七開關(guān)，同時打開第三 開關(guān)、第六開關(guān)和第八開關(guān)；
[0021] 步驟二、關(guān)閉第一開關(guān)、第三開關(guān)、第四開關(guān)、第六開關(guān)和第八開關(guān)，同時打開第二 開關(guān)、第七開關(guān)和第五開關(guān)；
[0022] 步驟一和步驟二的開關(guān)狀態(tài)控制交替進行多次。
[0023] 有益效果：本發(fā)明提供的鍍膜系統(tǒng)和利用增置陽極提高切削刀具的鍍膜附著力的 方法，利用增置陽極并通過提高放電電壓，使靶材離化率提高，利用勢能使得鍍膜附著力明 顯提升。
【附圖說明】
[0024] 圖1是本發(fā)明涉及的鍍膜系統(tǒng)示意圖，其中100-鍍膜室、IOlA-第一陰極靶、 IOlB-第二陰極靶、102A-第一弧電源、102B-第二弧電源、103A-第一增置陽極、103B- 第二增置陽極、104A-第一穩(wěn)壓電源、104B-第二穩(wěn)壓電源。
[0025] 圖2是本發(fā)明涉及的一種鍍膜系統(tǒng)示意圖，其狀態(tài)是在IOlA上提供40V電壓。
[0026] 圖3是本發(fā)明涉及的一種鍍膜系統(tǒng)示意圖，其狀態(tài)是在IOlB上提供40V電壓。
【具體實施方式】
[0027] 下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步說明：
[0028] 本發(fā)明的鍍膜系統(tǒng)構(gòu)成如圖1所示，由鍍膜室100、第一陰極靶101A、第二陰極靶 101B、第一弧電源102A、第二弧電源102B、第一增置陽極103A、第二增置陽極103B、第一穩(wěn) 壓電源104A、第二穩(wěn)壓電源104B和多個開關(guān)構(gòu)成。
[0029] 本發(fā)明中第一增置陽極103A和第二增置陽極103B的作用是使得電離子向一定的 方向集中，提高靶材的離化率。
[0030] 在圖2中，第一弧電源102A的電壓調(diào)節(jié)為40V，第一陰極靶IOlA以40V電壓向第 二增置陽極103B放電，使得放電離子方向更加集中，提高靶材的離化率。
[0031] 進一步地，在第二增置陽極103B內(nèi)部裝置磁鐵，其感應(yīng)強度設(shè)為500-1000高斯。 這可使放電離子方向更為集中。
[0032] 進一步地，在第一陰極靶IOlA以40V放電的同時，第二弧電源102B電壓調(diào)節(jié)為 20V，第二弧電源102B的陽極與鍍膜室100相連。第一穩(wěn)壓電源104A開啟，第一穩(wěn)壓電源 104A的陽極與第一增置陽極103A相連。第二陰極靶IOlB對第一增置陽極103A放電。此 時開關(guān)狀態(tài)為：第一開關(guān)105、第二開關(guān)106、第四開關(guān)108、第五開關(guān)109、第七開關(guān)111關(guān) 閉，第三開關(guān)107、第六開關(guān)110、第八開關(guān)112打開。第一陰極靶IOlA以40V的電壓放電， 第二陰極靶IOlB以20V的電壓進行放電。
[0033] -定時間后，第一陰極靶10IA和第二陰極靶IOlB的電壓進行交換，此時狀態(tài)如圖 3所示，第一開關(guān)105、第三開關(guān)107、第四開關(guān)108、第六開關(guān)110、第八開關(guān)112關(guān)閉，第二 開關(guān)106、第七開關(guān)111、第五開關(guān)109打開。第一陰極靶IOlA上以20V的電壓放電，第二 陰極靶IOlB以40V的電壓放電。
[0034] 在鍍膜時，按照圖2和圖3中的開關(guān)狀態(tài)交替進行。
[0035] 如上所述，第一陰極靶101A、第二陰極靶10IB分別以20V和40V的電壓交替放電， 運用不同的兩個靶材制作多元薄膜。
[0036] 下表闡述了鍍膜過程中，鍍膜室內(nèi)腔室和陽極的變化。
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