申請?zhí)枺?01610003381.8
　　申請人：北京師范大學
　　發(fā)明人：廖斌 歐陽曉平 羅軍 張旭 吳先映 王宇東

　　摘要：本發(fā)明公開了一種基于離子束技術(shù)提高拋光光學玻璃的金剛石砂輪棒壽命方法，該方法是利用離子注入技術(shù)及磁過濾沉積技術(shù)在金剛砂表面沉積超厚超硬以及摩擦系數(shù)高以及韌性好的(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx復合膜，其中，制備該(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx復合膜方法包括：采用金屬陰極真空磁過濾沉積系統(tǒng)(FCVA)，在砂輪棒表面利用高能大束流金屬離子束對工件進行清洗；然后采用金屬真空蒸汽離子源方法(MEVVA)，在工件表面注入一層能提高膜基結(jié)合力的金屬″釘扎層″；在所述的金屬″釘扎層″之上，采用磁過濾陰極真空弧沉積方法(FCVA)，在對氣體進氣量進行正弦或余弦調(diào)制沉積得到超硬韌性好的厚(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx復合膜層；重復調(diào)制周期直至(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx復合膜總厚度為10-30微米。通過實施本發(fā)明，在工件沉積(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx復合膜具有很好韌性以及很高的顯微硬度，能提高砂輪棒壽命2-5倍。

　　主權(quán)利要求：1.一種利用離子注入技術(shù)以及磁過濾沉積技術(shù)沉積超厚超硬摩擦系數(shù)高以及韌性好的(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx復合膜層來提高拋光光學玻璃的金剛石砂輪棒壽命的方法。
　　2.一種在砂輪棒上沉積超厚超厚超硬摩擦系數(shù)高的(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx復合膜的方法，其特征在于，包括：(a)采用磁過濾金屬真空弧沉積系統(tǒng)(FCVA)，在砂輪棒上進行強金屬離子束表面清洗；(b)采用金屬真空蒸汽離子源(MEVVA)注入方法，在砂輪棒表面注入金屬元素，形成金屬″釘扎層″；(c)在所述金屬″釘扎層″之上，采用磁過濾金屬真空弧沉積(FCVA)系統(tǒng)，沉積得到第一層(ZrAl)1-xNx膜；(d)在所述第一層之上，采用磁過濾金屬真空弧沉積(FCVA)系統(tǒng)，沉積得到第二層金屬過渡層TiAl膜；(e)在所述第二層之上，采用磁過濾金屬真空弧沉積(FCVA)系統(tǒng)，沉積得到第三層金屬過渡層AlTiCN膜；(f)在所述第三層之上，采用磁過濾金屬真空弧沉積(FCVA)系統(tǒng)，沉積得到第四層金屬過渡層AlTiN膜；(g)重復第一層至第四層工藝，直至膜層總厚度為10-30微米。
　　3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬離子束清洗方法，其特征在于負壓在400-1000V，清洗的元素為Ti，Al，TiAl合金等，清洗的金屬束流強度為300-1000mA，清洗時間2-5min。
　　4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的金屬″釘扎層″的制備方法，其特征在于：所述第一金屬元素為Ti或者Ni，其注入電壓為4～15kV，束流強度為1～10mA，注入劑量為1×1015～1×1017/cm2，注入深度為70～120nm。
　　5.根據(jù)權(quán)利要求2的在″釘扎層″表面沉積第一層(ZrAl)1-xNx的方法，其特征在于：在沉積所述(ZrAl)1-xNx膜時，采用的靶材為ZrAl陰極，起弧電流90～120A，彎管磁場2.0～4.0A，負壓-200～600V，占空比為20～100％，氮氣進氣量為S=30·|sinπ60·t|sccm,其中t時間為20-60s。
　　6.根據(jù)權(quán)利要求2的在(ZrAl)1-xNx表面沉積第二層金屬過渡層TiAl膜的方法，其特征在于：在沉積所述TiAl膜時，采用的靶材為TiAl陰極，起弧電流90～120A，彎管磁場2.0～4.0A，負壓-200～600V，占空比為20～100％，時間為20-60s。
　　7.根據(jù)權(quán)利要求2的在第二層膜表面沉積第三層AlTiCN膜的方法，其特征在于：在沉積所述TiAlCN膜時，采用的靶材為TiAl陰極，起弧電流90～120A，彎管磁場2.0～4.0A，負壓-200～600V，占空比為20～100％，乙炔進氣量在30-50sccm，氮氣的進氣量在20-30sccm，時間為20-60s。
　　8.根據(jù)權(quán)利要求2的在第三層膜表面沉積第四層(AlTi)1-xNx膜的方法，其特征在于，在沉積所述(AlTi)1-xNx膜時，采用的靶材為TiAl陰極，起弧電流90～120A，彎管磁場2.0～4.0A，負壓-200～600V，占空比為20～100％，氮氣的進氣量S=30·|sinπ60·t|sccm,其中t時間為20-60s。
　　9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的在工件表面上沉積(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx復合膜的方法，其特征在于所述膜層為多循環(huán)周期的正弦調(diào)制的累積，總厚度在10-30微米。
　　10.一種超厚超硬以及摩擦系數(shù)高以及韌性好的(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx復合膜，其特征在于，設置有采用權(quán)利要求1至9任一項所述的在砂輪棒表面上沉積膜。