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　　申请号：201610003381.8
　　申请人：北京师范大学
　　发明人：廖斌 欧阳晓平 罗军 张旭 吴先映 王宇东

　　摘要：本发明公开了一种基于离子束技术提高抛光光学玻璃的金刚石砂轮棒寿命方法，该方法是利用离子注入技术及磁过滤沉积技术在金刚砂表面沉积超厚超硬以及摩擦系数高以及韧性好的(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx复合膜，其中，制备该(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx复合膜方法包括：采用金属阴极真空磁过滤沉积系统(FCVA)，在砂轮棒表面利用高能大束流金属离子束对工件进行清洗；然后采用金属真空蒸汽离子源方法(MEVVA)，在工件表面注入一层能提高膜基结合力的金属″钉扎层″；在所述的金属″钉扎层″之上，采用磁过滤阴极真空弧沉积方法(FCVA)，在对气体进气量进行正弦或余弦调制沉积得到超硬韧性好的厚(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx复合膜层；重复调制周期直至(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx复合膜总厚度为10-30微米。通过实施本发明，在工件沉积(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx复合膜具有很好韧性以及很高的显微硬度，能提高砂轮棒寿命2-5倍。

　　主权利要求：1.一种利用离子注入技术以及磁过滤沉积技术沉积超厚超硬摩擦系数高以及韧性好的(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx复合膜层来提高抛光光学玻璃的金刚石砂轮棒寿命的方法。
　　2.一种在砂轮棒上沉积超厚超厚超硬摩擦系数高的(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx复合膜的方法，其特征在于，包括：(a)采用磁过滤金属真空弧沉积系统(FCVA)，在砂轮棒上进行强金属离子束表面清洗；(b)采用金属真空蒸汽离子源(MEVVA)注入方法，在砂轮棒表面注入金属元素，形成金属″钉扎层″；(c)在所述金属″钉扎层″之上，采用磁过滤金属真空弧沉积(FCVA)系统，沉积得到第一层(ZrAl)1-xNx膜；(d)在所述第一层之上，采用磁过滤金属真空弧沉积(FCVA)系统，沉积得到第二层金属过渡层TiAl膜；(e)在所述第二层之上，采用磁过滤金属真空弧沉积(FCVA)系统，沉积得到第三层金属过渡层AlTiCN膜；(f)在所述第三层之上，采用磁过滤金属真空弧沉积(FCVA)系统，沉积得到第四层金属过渡层AlTiN膜；(g)重复第一层至第四层工艺，直至膜层总厚度为10-30微米。
　　3.根据权利要求2所述的金属离子束清洗方法，其特征在于负压在400-1000V，清洗的元素为Ti，Al，TiAl合金等，清洗的金属束流强度为300-1000mA，清洗时间2-5min。
　　4.根据权利要求2所述的金属″钉扎层″的制备方法，其特征在于：所述第一金属元素为Ti或者Ni，其注入电压为4～15kV，束流强度为1～10mA，注入剂量为1×1015～1×1017/cm2，注入深度为70～120nm。
　　5.根据权利要求2的在″钉扎层″表面沉积第一层(ZrAl)1-xNx的方法，其特征在于：在沉积所述(ZrAl)1-xNx膜时，采用的靶材为ZrAl阴极，起弧电流90～120A，弯管磁场2.0～4.0A，负压-200～600V，占空比为20～100％，氮气进气量为S=30·|sinπ60·t|sccm,其中t时间为20-60s。
　　6.根据权利要求2的在(ZrAl)1-xNx表面沉积第二层金属过渡层TiAl膜的方法，其特征在于：在沉积所述TiAl膜时，采用的靶材为TiAl阴极，起弧电流90～120A，弯管磁场2.0～4.0A，负压-200～600V，占空比为20～100％，时间为20-60s。
　　7.根据权利要求2的在第二层膜表面沉积第三层AlTiCN膜的方法，其特征在于：在沉积所述TiAlCN膜时，采用的靶材为TiAl阴极，起弧电流90～120A，弯管磁场2.0～4.0A，负压-200～600V，占空比为20～100％，乙炔进气量在30-50sccm，氮气的进气量在20-30sccm，时间为20-60s。
　　8.根据权利要求2的在第三层膜表面沉积第四层(AlTi)1-xNx膜的方法，其特征在于，在沉积所述(AlTi)1-xNx膜时，采用的靶材为TiAl阴极，起弧电流90～120A，弯管磁场2.0～4.0A，负压-200～600V，占空比为20～100％，氮气的进气量S=30·|sinπ60·t|sccm,其中t时间为20-60s。
　　9.根据权利要求2所述的在工件表面上沉积(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx复合膜的方法，其特征在于所述膜层为多循环周期的正弦调制的累积，总厚度在10-30微米。
　　10.一种超厚超硬以及摩擦系数高以及韧性好的(AlTi)1-xNx/AlTiCN/TiAl/(ZrAl)1-xNx复合膜，其特征在于，设置有采用权利要求1至9任一项所述的在砂轮棒表面上沉积膜。