中图分类号：TG174.444 文献标志码：A 文章编号：
一、多弧离子镀的原理
1.电弧离子镀的概念
沉积TiN涂层时，工件放置在由旋转电机驱动的旋转夹具上；阴极电弧、发射出的Ti原子被真空室内的Ar+电离成Ti+,真空室内形成等离子体,Ti+与N-结合生成TiN，沉积在工件上成膜
2.多弧离子镀的物理化学过程
阴极电弧蒸发源电离，即点燃真空电弧后，阴极靶材表面上出现一些不连续的、大小和形状多样的、明亮的斑点
它们在阴极表面迅速地做不规则的游动，一些斑点熄灭时又有些斑点在其他部位形成，维持电弧的燃烧
阴极斑点的电流密度达104～105A/cm2，并且以1000 m/s的速度发射金属蒸气，其中每发射10个电子就可发射1个金属原子, 然后这些原子再被电离成能量很高的正离子(如Ti+ )，正离子在真空室内运行时与其他离子结合(如与N- 形成TiN)，沉积在工件表面形成涂层
人们已经采用多种方法来解决多弧离子镀这一技术难题，如使用脉冲电源或增加磁过滤装置，取得了较好的实际效果
二、Cr12钢的热处理方式
1.预先热处理
Cr12钢锻后退火工艺的主要目的是消除内应力，工件经加工后由于温度引起的组织变化使内部产生应力，不及时消除易引起变形甚至开裂，通过退火可以消除内应力，改善钢件内部组织结构和力学特征；降低硬度、提高塑性、易于机械加工；使钢发生重结晶，达到细化晶粒、稳定组织、提高力学性能的目的
2.最后的热处理
Cr12钢的淬火温度为840～860℃，然后在180～200℃回火
三、Cr12钢多弧离子镀处理条件
实验所用镀膜设备为DHL800型多弧离子镀膜机，其基本组成包括真空镀膜室、阴极弧源、基片、负偏压电源、真空系统等
实验所用靶材为Ti—45A1—5Cr(原子百分比)合金靶，基体材料为冷作模具钢(Cr12)，待镀膜试样为具有较好的淬透性和良好的耐磨性 (60HRC)且经过抛光处理的圆环体
对于超硬反应膜而言，影响膜层质量的主要沉积参数是偏压和氮气分压
沉积工艺实验选取了确定的氮气分压及变化的镀膜偏压，待镀基体试样经除油、超声波清洗及脱水处理，当镀膜室背底真空达到1.0×10-2Pa、温度达到200℃时通入反应气体(氮气)，氮气压力为2.0×10-2Pa
预轰击清洗在350V～450V偏压下进行10 min
四、多弧离子镀技术的工艺过程
镀前清洗工艺：浸入粗清洗液，超声激励→氟利昂蒸汽浴→氟利昂浸浴→超声SS21浸浴→超声自来水，去离子水漂洗→氟利昂浸浴，脱水→氟利昂浸浴，脱去残余活性剂
涂层处理工艺：抽真空→系统加热(充入氩气，辉光放电)→离子轰击→充入氮气，涂层(工作电流100 A)→降温出炉
五、镀层的形成机理
钢样放入电弧离子机中，阴极电弧蒸发源电离，即点燃真空电弧后，阴极靶材表面上出现一些不连续的、大小和形状多样的、明亮的斑点,它们在阴极表面迅速地做不规则的游动，一些斑点熄灭时又有些斑点在其他部位形成，维持电弧的燃烧
阴极斑点的电流密度达104～105 A/cm2 ,并且以1000m/s的速度发射金属蒸气，其中每发射10个电子就可发射1个金属原子, 然后这些原子再被电离成能量很高的正离子(如Ti+)，正离子在真空室内运行时与其他离子结合(如与N- 形成TiN)，沉积在工件表面形成涂层
辐照通过与所述基质表面进行电弧放电而蒸发出的金属离子从而清洁所述表面的用于进行轰击的电弧蒸发源，所述用于进行轰击的电弧蒸发源被设置在所述真空室内；和用于在所述基质表面上沉积通过电弧放电而蒸发出的金属离子的用于进行沉积的电弧蒸发源，所述用于进行沉积的电弧蒸发源被设置在所述真空室内，其中所述用于进行沉积的电弧蒸发源构成了沉积组电弧蒸发源，所述沉积组电弧蒸发源包括在所述真空室的高度方向上没有相互重叠的相对于被安装在所述活动构件中的所述基质进行布置的多个所述用于进行沉积的电弧蒸发源；所述用于进行轰击的电弧蒸发源构成了轰击组电弧蒸发源，所述轰击组电弧蒸发源包括在所述真空室的高度方向上没有相互重叠的相对于所述基质进行布置的至少一个电弧蒸发源；并且在垂直于所述用于进行轰击的电弧蒸发源的高度方向的方向上的长度长于所述用于所述进行沉积的电弧蒸发源的该长度
参考文献：
[1]唐长斌，刘道新.钛合金表面离子束增强沉积Cr和CrMo合金膜层及其性能[J].中国有色金属学报，2005,15(3):471-477.
[2]王君丽,施雯.Cr12MoV钢表面磁控溅射Ti/TiN涂层的摩擦磨损性能研究[J].摩擦学学报, 2005, 25(2):126-130.
（责任编辑：张娟）
收稿日期：2014-03-21
作者简介：陈涛（1986-），男，江西南昌