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　　申請號：201610003381.8
　　申請人：北京師范大學
　　發明人：廖斌 歐陽曉平 羅軍 張旭 吳先映 王宇東

　　摘要：本發明公開了一種基于離子束技術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及磁過濾沉積技術在金剛砂表面沉積超厚超硬以及摩擦系數高以及韌性好的(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(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。

　　主權利要求：1.一種利用離子注入技術以及磁過濾沉積技術沉積超厚超硬摩擦系數高以及韌性好的(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(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，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，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，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，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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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.根據權利要求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周期的正弦調制的累積，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，設置有采用權利要求1至9任一項所述的在砂輪棒表面上沉積膜。