專(zhuān)利名稱(chēng)：采用氮化鋁鈦復(fù)合涂層表面處理高爾夫球頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用氮化鋁鈦復(fù)合涂層表面處理高爾夫球頭的方法。
背景技術(shù)：
隨著人們生活水平的提高，高爾夫球運(yùn)動(dòng)也迅速發(fā)展起來(lái)，市場(chǎng)上對(duì)高爾夫球具 的需求量也迅速增加。高爾夫球桿是高爾夫球運(yùn)動(dòng)中的基本裝備，由球頭、桿身、握把組成。高爾夫球頭 對(duì)表面質(zhì)量要求非常嚴(yán)格，甚至超過(guò)了對(duì)航空鈦合金精鑄件的最高質(zhì)量級(jí)別的標(biāo)準(zhǔn)。為了 使高爾夫球頭符合使用要求，往往需要對(duì)高爾夫球頭進(jìn)行表面處理。表面處理高爾夫球頭的方法以往采用表面電鍍一層純金屬，比如鉻，這種方法嚴(yán) 重污染環(huán)境，逐漸被淘汰。申請(qǐng)?zhí)枮?00610083651. 7、發(fā)明名稱(chēng)為“高爾夫球頭表面硬化處理方法”的中國(guó)發(fā) 明專(zhuān)利申請(qǐng)于2007年12月5日公開(kāi)了一種高爾夫球頭表面硬化處理方法，包括一備制高 爾夫球頭的備制步驟，及一光束照射步驟，該光束照射步驟是將該高爾夫球頭置入一充滿(mǎn) 保護(hù)性氣體的腔體內(nèi)，利用一可產(chǎn)生高能量光束的光束產(chǎn)生器照射該高爾夫球頭，借以進(jìn) 行熱處理，而使該高爾夫球頭的表面達(dá)到硬化的效果。利用該光束產(chǎn)生器的高能量光束照 射于該高爾夫球頭的局部表面，并配合保護(hù)性氣體形成保護(hù)表面與冷卻效果，達(dá)到表面的 硬化并可控制硬化區(qū)域與硬化層的深度。但該專(zhuān)利的光束照射設(shè)備價(jià)格昂貴，難以實(shí)施。還有采用自動(dòng)沉積涂料、通過(guò)化學(xué)反應(yīng)、使涂料自動(dòng)覆蓋在高爾夫球頭表面的方 法，采用丙稀酸乳液或環(huán)氧樹(shù)脂為基本材料制作自動(dòng)沉積涂料，這種方法的缺點(diǎn)在于丙稀 酸乳液自動(dòng)沉積涂料易產(chǎn)生熱粘冷脆性能，因而抗回粘性和耐熱性均不佳，而且環(huán)氧樹(shù)脂 自動(dòng)沉積涂料的戶(hù)外耐候性差。近來(lái)也有采用氮化鈦、碳化鈦等單一的金屬化合物涂層，然而這種化合物在組織 結(jié)構(gòu)上易形成間隙相，即形成它們的非金屬元素和金屬元素的原子半徑比值均小于0. 59， (這在金屬學(xué)上稱(chēng)之為間隙相)。因而其性能上存在的共同的特點(diǎn)就是硬而脆，這是因?yàn)?單一的金屬化合物涂層在成膜長(zhǎng)大過(guò)程中都是以柱狀晶粒成膜并長(zhǎng)大，為了獲得一定的厚 度，這種垂直于工件表面生長(zhǎng)的柱狀晶常常較為發(fā)達(dá)，在柱狀晶晶粒之間往往存在著較多 的雜質(zhì)，因此抗晶間腐蝕性能差，表面光潔度不佳，內(nèi)應(yīng)力也大，極易剝落。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明需要解決的技術(shù)問(wèn)題就在于克服現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提供一種采用氮化鋁鈦 復(fù)合涂層表面處理高爾夫球頭的方法，它是在真空條件下，將鋁鈦合金氣化，并形成等離子 體，利用物理氣相沉積的方法、在高爾夫球頭表面形成一種鋁鈦合金和氮化鋁鈦的復(fù)合涂 層。它具有良好的耐磨性，耐溶劑性和耐鹽霧腐蝕性，同時(shí)兼有鮮艷的玫瑰紅色的外觀色 著。涂層具有良好的綜合機(jī)械性能，既具有一定的硬度，又具有一定的韌性。因而耐沖擊性 能良好，與球頭底材附著的牢固度良好，完全滿(mǎn)足高爾夫球頭的表面要求。
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為解決上述問(wèn)題，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案本發(fā)明提供了一種采用氮化鋁鈦復(fù)合涂層表面處理高爾夫球頭的方法，所述方法 為在真空條件下，將鋁鈦合金氣化，并形成等離子體，利用物理氣相沉積的方法、在高爾夫 球頭表面形成一種鋁鈦合金和氮化鋁鈦的復(fù)合涂層。具體地，所述方法包括下列步驟(一)設(shè)備準(zhǔn)備設(shè)備包括以下幾部分1)、真空室真空室又稱(chēng)爐體，是一個(gè)用不銹鋼板焊接而成的真空室，以爐門(mén)為中心在爐門(mén)左、 右兩側(cè)分別分布著各兩列共計(jì)14個(gè)電弧蒸發(fā)源，用以安裝鋁鈦靶材；左、右兩側(cè)的電弧蒸 發(fā)源排列方式相反；爐門(mén)右側(cè)的兩列電弧蒸發(fā)源中后一列是3個(gè)，依次排序?yàn)榈谝浑娀≌?發(fā)源、第二電弧蒸發(fā)源和第三電弧蒸發(fā)源；前一列是4個(gè)，依次排序?yàn)榈谒碾娀≌舭l(fā)源、第 五電弧蒸發(fā)源、第六電弧蒸發(fā)源和第七電弧蒸發(fā)源；真空室底板中心裝有用來(lái)裝卡高爾夫 球頭工件的工件架，工件架成星形輪系分布，兼有公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為每轉(zhuǎn)1-2分鐘；2)、真空系統(tǒng)真空室連接有真空系統(tǒng)，由高真空分子泵和旋片式機(jī)械泵及閥門(mén)管道組成；其作 用在于提供工藝所需的真空狀態(tài)；極限真空度為6X10—4帕，壓升率(漏氣率)在每小時(shí)0. 5 帕以下；3)、加熱系統(tǒng)在爐體的頂板上吊裝有輻射管式的發(fā)熱體和鎧裝熱電偶測(cè)溫裝置，以保證涂層所 需的溫度在室溫至300°C隨意調(diào)節(jié)；4)、供氣系統(tǒng)由高壓氣瓶、質(zhì)量流量計(jì)、不銹鋼管路構(gòu)成，為完成涂層工藝提供必要的工作氣體 和反應(yīng)氣體，如氮?dú)夂蜌鍤猓鶠楦呒兌燃?jí)別；5)、供電系統(tǒng)由自動(dòng)控制電器柜和動(dòng)力電源柜組成；自動(dòng)控制電器柜提供設(shè)備工作時(shí)所需的精準(zhǔn)的各種程序動(dòng)作的控制，如泵，閥門(mén)、 工件架旋轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速、供氣等；動(dòng)力電源柜提供涂層工藝所需的大功率的動(dòng)力電源，如電弧蒸發(fā)源電源、直流電 壓20V，電流0-150A ；工件偏置脈沖電源，功率為30千瓦占空比0 90 %可調(diào)；供電可分低、 中、高三檔；最高電壓為1200V ；動(dòng)力電源是產(chǎn)生金屬等離子體不可缺少的動(dòng)力來(lái)源；6)、涂層材料涂層材料分為氣體和金屬兩類(lèi)；a)、氣體為99. 99%高純度氬氣和氮?dú)猓墒惺蹣?biāo)準(zhǔn)高壓氣瓶提供；b)、金屬材料金屬材料采用以粉末治金等靜壓方法制成的工業(yè)純鋁鈦合金，其合 金成分原子比為30%的鋁和70%的鈦。(二)、工藝流程1)、抽真空先由旋片式機(jī)械泵粗抽，使真空室真空度達(dá)到2-4帕，然后開(kāi)分子泵抽高真空至4 X 10_3帕到6. 5 X 10_3帕，同時(shí)開(kāi)啟加熱器加熱至200°C ；2)、對(duì)工件進(jìn)行清洗往真空室內(nèi)導(dǎo)入氬氣，控制壓力為1-2帕；清洗應(yīng)按下列順序進(jìn)行a)、首先開(kāi)啟第一和第三電弧蒸發(fā)源，電弧蒸發(fā)源電壓20V、電流50A、時(shí)間33秒、 調(diào)整導(dǎo)入的氬氣的流量使壓力為IX 1CT1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；b)、關(guān)斷第一和第三電弧蒸發(fā)源、開(kāi)啟第二和第四電弧蒸發(fā)源，電弧蒸發(fā)源電壓 20V、電流50A、時(shí)間33秒、保持壓力為1X10-1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；c)、關(guān)斷第二和第四電弧蒸發(fā)源、開(kāi)啟第五和第七電弧蒸發(fā)源，電弧蒸發(fā)源電壓 20V、電流50A、時(shí)間33秒、壓力1X10—1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；d)、第一、第二、第三、第四、第五和第七電弧蒸發(fā)源同時(shí)開(kāi)啟，電弧蒸發(fā)源電壓 20V、電流50A、時(shí)間33秒、壓力1X10—1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；e)、繼續(xù)增開(kāi)另外所有的電弧蒸發(fā)源，全部14個(gè)電弧蒸發(fā)源同時(shí)工作，電弧蒸發(fā) 源電壓20V、電流50A ；此時(shí)導(dǎo)入氮?dú)猓?50sccm，氣壓7 X 1CT1帕；工件偏壓降至200V，占空比 降至50%，時(shí)間60秒；f)、所有的電弧蒸發(fā)源繼續(xù)工作，電弧蒸發(fā)源電壓20V、電流50A;氮?dú)獗３?650sccm，氣壓7X 1CT1帕；工件偏壓降至150V,時(shí)間180秒；g)、上述電弧蒸發(fā)源狀態(tài)不變，只降低工件偏壓至100V，時(shí)間120秒，氣壓7X 1CT1 帕；h)、上述電弧蒸發(fā)源狀態(tài)不變，氮?dú)庠黾又羖OOOsccm，工件偏壓降至80V，占空比 降至40%，時(shí)間120秒，氣壓為1. 1帕；i)、上述電弧蒸發(fā)源狀態(tài)不變，工件偏壓降至50V，時(shí)間180秒，全部處理過(guò)程完 成。本發(fā)明的工藝要點(diǎn)分析1)用鋁鈦合金電弧蒸發(fā)源靶成對(duì)輪流清洗工件，即使工件得到清洗，又保持了工 件原始光潔度。當(dāng)用三對(duì)鋁鈦合金靶同時(shí)清洗時(shí)，工件偏壓則下降到650V，工件既進(jìn)一步得 到清洗，又保持表面光滑度不降低。清洗的過(guò)程，由于離子的轟擊作用，實(shí)際上在工件表面 產(chǎn)生了大量的非自發(fā)核心，這就為新的氮鋁鈦涂層提供了大量核心，從而使涂層得到細(xì)化。 因?yàn)楦鶕?jù)金屬學(xué)原理，非自發(fā)核心越多，涂層晶粒越細(xì)。清洗也使涂層與球頭底材結(jié)合更加 牢固。2)球頭底材為鈦，用鋁鈦(鈦占70% )合金離子清洗轟擊工件有很好的親和力， 在清洗的過(guò)程中，實(shí)際上有一部分鋁鈦合金已經(jīng)沉積在球頭上，形成一層薄薄(約0. 1-0.2 微米)的鋁鈦合金涂層，它的硬度比底材鈦要高，比氮鋁鈦要低，因而這一層起到一個(gè)硬度 梯度的過(guò)渡作用。有利于氮鋁鈦與球頭底材的結(jié)合，增加了結(jié)合牢固度。3)采用鋁鈦氮化物涂層，由于氮鋁鈦本身硬度高達(dá)HV3300左右，因而提高了耐磨 性，而且氮鋁鈦是一種復(fù)合氮化物，不僅硬度比單一的氮化鈦、碳化鈦要高，而且內(nèi)應(yīng)力還 低，本發(fā)明采用的鋁鈦原子比，還使該涂層具有艷麗的玫瑰紅色，滿(mǎn)足了高爾夫球頭的裝飾 效果。因而，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)有(1)工藝簡(jiǎn)單，重顯性好，有利于批量生產(chǎn)。
(2)采用電弧設(shè)備，價(jià)格便宜，效率高，在物理氣相涂層設(shè)備中，它的離化效率最 高，達(dá)90%以上，因而涂層速度快，一爐合格的高爾夫球頭只需一個(gè)小時(shí)即可完成。
(3)裝飾效果獨(dú)特，具有鮮艷的玫瑰紅色的外觀色著。目前，日本的大品牌高爾夫 球公司將其稱(chēng)為“萬(wàn)爾紅”，是目前國(guó)際上最時(shí)髦的高爾夫球頭之一。售價(jià)極高。(4)涂層硬度高達(dá)HV2950，耐磨性、耐沖擊性?xún)?yōu)良。在高爾夫行業(yè)中用公認(rèn)的檢查 方法落砂法試驗(yàn)到達(dá)3次，耐磨試驗(yàn)達(dá)10000次，厚度小于一個(gè)微米，完全滿(mǎn)足高爾夫球頭 的質(zhì)量要求。


圖1為本發(fā)明所用設(shè)備結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式本發(fā)明提供了一種采用氮化鋁鈦復(fù)合涂層表面處理高爾夫球頭的方法，所述方法 包括下列步驟(一 )設(shè)備準(zhǔn)備設(shè)備包括以下幾部分1)、真空室真空室1又稱(chēng)爐體，是一個(gè)用不銹鋼板焊接而成的真空室，以爐門(mén)1-9為中心在爐 門(mén)左、右兩側(cè)分別分布著各兩列共計(jì)14個(gè)電弧蒸發(fā)源，用以安裝鋁鈦靶材；左、右兩側(cè)的電 弧蒸發(fā)源排列方式相反；爐門(mén)右側(cè)的兩列電弧蒸發(fā)源中后一列是3個(gè)，依次排序?yàn)榈谝浑?弧蒸發(fā)源1-1、第二電弧蒸發(fā)源1-2和第三電弧蒸發(fā)源1-3 ；前一列是4個(gè)，依次排序?yàn)榈谒?電弧蒸發(fā)源1-4、第五電弧蒸發(fā)源1-5、第六電弧蒸發(fā)源1-6和第七電弧蒸發(fā)源1-7 ；真空室 底板中心裝有用來(lái)裝卡高爾夫球頭工件的工件架1-8，工件架成星形輪系分布，兼有公轉(zhuǎn)和 自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為每轉(zhuǎn)1-2分鐘；2)、真空系統(tǒng)真空室連接有真空系統(tǒng)2，由高真空分子泵2-1和旋片式機(jī)械泵2-2及閥門(mén)管道 2-3組成；其作用在于提供工藝所需的真空狀態(tài)；極限真空度為6X 10_4帕，壓升率(漏氣 率)在每小時(shí)0.5帕以下；3)、加熱系統(tǒng)在爐體的頂板上吊裝有輻射管式的發(fā)熱體和鎧裝熱電偶測(cè)溫裝置，以保證涂層所 需的溫度在室溫至300°C隨意調(diào)節(jié)；4)、供氣系統(tǒng)3:由高壓氣瓶3-1、質(zhì)量流量計(jì)3-2、不銹鋼管路3-3構(gòu)成，為完成涂層工藝提供必要 的工作氣體和反應(yīng)氣體，如氮?dú)夂蜌鍤猓鶠楦呒兌燃?jí)別；5)、供電系統(tǒng)4:由自動(dòng)控制電器柜4-1和動(dòng)力電源柜4-2組成；自動(dòng)控制電器柜提供設(shè)備工作時(shí)所需的精準(zhǔn)的各種程序動(dòng)作的控制，如泵，閥門(mén)、 工件架旋轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速、供氣等；動(dòng)力電源柜提供涂層工藝所需的大功率的動(dòng)力電源，如電弧蒸發(fā)源電源、直流電壓20V，電流0-150A ；工件偏置脈沖電源，功率為30千瓦占空比0 90 %可調(diào)；供電可分低、 中、高三檔；最高電壓為1200V ；動(dòng)力電源是產(chǎn)生金屬等離子體不可缺少的動(dòng)力來(lái)源；6)、涂層材料
涂層材料分為氣體和金屬兩類(lèi)；a)、氣體為99. 99%高純度氬氣和氮?dú)猓墒惺蹣?biāo)準(zhǔn)高壓氣瓶提供；b)、金屬材料金屬材料采用以粉末治金等靜壓方法制成的工業(yè)純鋁鈦合金，其合 金成分原子比為30%的鋁和70%的鈦。(二)、工藝流程1)、抽真空先由旋片式機(jī)械泵粗抽，使真空室真空度達(dá)到2-4帕，然后開(kāi)分子泵抽高真空至 4 X 10_3帕到6. 5 X 10_3帕，同時(shí)開(kāi)啟加熱器加熱至2000C ；2)、對(duì)工件進(jìn)行清洗往真空室內(nèi)導(dǎo)入氬氣，控制壓力為1-2帕；清洗應(yīng)按下列順序進(jìn)行a)、首先開(kāi)啟第一和第三電弧蒸發(fā)源，電弧蒸發(fā)源電壓20V、電流50A、時(shí)間33秒、 調(diào)整導(dǎo)入的氬氣的流量使壓力為IX ICT1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；b)、關(guān)斷第一和第三電弧蒸發(fā)源、開(kāi)啟第二和第四電弧蒸發(fā)源，電弧蒸發(fā)源電壓 20V、電流50A、時(shí)間33秒、保持壓力為IXlO"1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；C)、關(guān)斷第二和第四電弧蒸發(fā)源、開(kāi)啟第五和第七電弧蒸發(fā)源，電弧蒸發(fā)源電壓 20V、電流50A、時(shí)間33秒、壓力IXlO-1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；d)、第一、第二、第三、第四、第五和第七電弧蒸發(fā)源同時(shí)開(kāi)啟，電弧蒸發(fā)源電壓 20V、電流50A、時(shí)間33秒、壓力IXlO-1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；e)、繼續(xù)增開(kāi)另外所有的電弧蒸發(fā)源，全部14個(gè)電弧蒸發(fā)源同時(shí)工作，電弧蒸發(fā) 源電壓20V、電流50A ；此時(shí)導(dǎo)入氮?dú)猓?50sccm，氣壓7 X ICT1帕；工件偏壓降至200V，占空比 降至50%，時(shí)間60秒；f)、所有的電弧蒸發(fā)源繼續(xù)工作，電弧蒸發(fā)源電壓20V、電流50A;氮?dú)獗３?650sccm，氣壓7X ICT1帕；工件偏壓降至150V,時(shí)間180秒；g)、上述電弧蒸發(fā)源狀態(tài)不變，只降低工件偏壓至100V，時(shí)間120秒，氣壓7X ICT1 帕；h)、上述電弧蒸發(fā)源狀態(tài)不變，氮?dú)庠黾又羖OOOsccm，工件偏壓降至80V，占空比 降至40%，時(shí)間120秒，氣壓為1. 1帕；i)、上述電弧蒸發(fā)源狀態(tài)不變，工件偏壓降至50V，時(shí)間180秒，全部處理過(guò)程完 成。本發(fā)明的工藝要點(diǎn)分析1)用鋁鈦合金電弧蒸發(fā)源靶成對(duì)輪流清洗工件，即使工件得到清洗，又保持了工 件原始光潔度。當(dāng)用三對(duì)鋁鈦合金靶同時(shí)清洗時(shí)，工件偏壓為650V，工件既進(jìn)一步得到清 洗，又保持表面光滑度不降低。清洗的過(guò)程，由于離子的轟擊作用，實(shí)際上在工件表面產(chǎn)生 了大量的非自發(fā)核心，這就為新的氮鋁鈦涂層提供了大量核心，從而使涂層得到細(xì)化。因?yàn)?根據(jù)金屬學(xué)原理，非自發(fā)核心越多，涂層晶粒越細(xì)。清洗也使涂層與球頭底材結(jié)合更加牢 固。
2)球頭底材為鈦，用鋁鈦(鈦占70% )合金離子清洗轟擊工件有很好的親和力， 在清洗的過(guò)程中，實(shí)際上有一部分鋁鈦合金已經(jīng)沉積在球頭上，形成一層薄薄的鋁鈦合金 涂層，它的硬度比底材鈦要高，比將要形成的氮鋁鈦要低，因而這一層起到一個(gè)硬度梯度的 過(guò)渡作用。有利于氮鋁鈦與球頭底材的結(jié)合，增加了結(jié)合牢固度。
3)采用鋁鈦氮化物涂層，由于氮鋁鈦本身硬度高達(dá)HV3300左右，因而提高了耐磨 性，而且氮鋁鈦是一種復(fù)合氮化物，不僅硬度比單一的氮化鈦、碳化鈦要高，而且內(nèi)應(yīng)力還 低，本發(fā)明采用的鋁鈦原子比，還使該涂層具有艷麗的玫瑰紅色，滿(mǎn)足了高爾夫球頭的裝飾 效果。因而，本發(fā)明(1)工藝簡(jiǎn)單，重顯性好，有利于批量生產(chǎn)。(2)采用電弧設(shè)備，價(jià)格便宜，效率高，在物理氣相涂層設(shè)備中，它的離化效率最 高，達(dá)90%以上，因而涂層速度快，一爐合格的高爾夫球頭只需一個(gè)小時(shí)即可完成。(3)裝飾效果獨(dú)特，具有鮮艷的玫瑰紅色的外觀色著。目前，日本的大品牌高爾夫 球公司將其稱(chēng)為“萬(wàn)爾紅”，是目前國(guó)際上最時(shí)髦的高爾夫球頭之一。售價(jià)極高。(4)涂層硬度高達(dá)HV2950，耐磨性、耐沖擊性?xún)?yōu)良。在高爾夫行業(yè)中用公認(rèn)的檢查 方法磨砂法試驗(yàn)3次，耐磨試驗(yàn)達(dá)10000次，厚度小于一個(gè)微米，完全滿(mǎn)足高爾夫球頭的質(zhì) 量要求。最后應(yīng)說(shuō)明的是顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明本發(fā)明所作的舉例，而并 非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做 出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引 申出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。
權(quán)利要求
一種采用氮化鋁鈦復(fù)合涂層表面處理高爾夫球頭的方法，其特征在于所述方法為在真空條件下，將鋁鈦合金氣化，并形成等離子體，利用物理氣相沉積的方法、在高爾夫球頭表面形成一種鋁鈦合金和氮化鋁鈦的復(fù)合涂層。
2.如權(quán)利要求1所述的采用氮化鋁鈦復(fù)合涂層表面處理高爾夫球頭的方法，其特征在 于所述方法包括下列步驟(一)設(shè)備準(zhǔn)備設(shè)備包括以下幾部分1)、真空室真空室又稱(chēng)爐體，是一個(gè)用不銹鋼板焊接而成的真空室，以爐門(mén)為中心在爐門(mén)左、右兩 側(cè)分別分布著各兩列共計(jì)14個(gè)電弧蒸發(fā)源，用以安裝鋁鈦靶材；左、右兩側(cè)的電弧蒸發(fā)源 排列方式相反；爐門(mén)右側(cè)的兩列電弧蒸發(fā)源中后一列是3個(gè)，依次排序?yàn)榈谝浑娀≌舭l(fā)源、 第二電弧蒸發(fā)源和第三電弧蒸發(fā)源；前一列是4個(gè)，依次排序?yàn)榈谒碾娀≌舭l(fā)源、第五電弧 蒸發(fā)源、第六電弧蒸發(fā)源和第七電弧蒸發(fā)源；真空室底板中心裝有用來(lái)裝卡高爾夫球頭工 件的工件架，工件架成星形輪系分布，兼有公轉(zhuǎn)和自轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速為每轉(zhuǎn)1-2分鐘；2)、真空系統(tǒng)真空室連接有真空系統(tǒng)，由高真空分子泵和旋片式機(jī)械泵及閥門(mén)管道組成；其作用在 于提供工藝所需的真空狀態(tài)；極限真空度為6X10—4帕，壓升率(漏氣率)在每小時(shí)0.5帕 以下；3)、加熱系統(tǒng)在爐體的頂板上吊裝有輻射管式的發(fā)熱體和鎧裝熱電偶測(cè)溫裝置，以保證涂層所需的 溫度在室溫至300°C隨意調(diào)節(jié)；4)、供氣系統(tǒng)由高壓氣瓶、質(zhì)量流量計(jì)、不銹鋼管路構(gòu)成，為完成涂層工藝提供必要的工作氣體和反 應(yīng)氣體，如氮?dú)夂蜌鍤?，均為高純度?jí)別；5)、供電系統(tǒng)由自動(dòng)控制電器柜和動(dòng)力電源柜組成；自動(dòng)控制電器柜提供設(shè)備工作時(shí)所需的精準(zhǔn)的各種程序動(dòng)作的控制，如泵，閥門(mén)、工件 架旋轉(zhuǎn)及轉(zhuǎn)速、供氣等；動(dòng)力電源柜提供涂層工藝所需的大功率的動(dòng)力電源，如電弧蒸發(fā)源電源、直流電壓 20V,電流0-150A ；工件偏置脈沖電源，功率為30千瓦占空比0 90%可調(diào)；供電可分低、 中、高三檔；最高電壓為1200V ；動(dòng)力電源是產(chǎn)生金屬等離子體不可缺少的動(dòng)力來(lái)源；6)、涂層材料涂層材料分為氣體和金屬兩類(lèi)；a)、氣體為99.99%高純度氬氣和氮?dú)?，由市售?biāo)準(zhǔn)高壓氣瓶提供；b)、金屬材料金屬材料采用以粉末治金等靜壓方法制成的工業(yè)純鋁鈦合金，其合金成 分原子比為30%的鋁和70%的鈦。(二)、工藝流程1)、抽真空先由旋片式機(jī)械泵粗抽，使真空室真空度達(dá)到2-4帕，然后開(kāi)分子泵抽高真空至'4 X 10_3帕到6. 5 X 10_3帕，同時(shí)開(kāi)啟加熱器加熱至2000C ；2)、對(duì)工件進(jìn)行清洗往真空室內(nèi)導(dǎo)入氬氣，控制壓力為1-2帕；清洗應(yīng)按下列順序進(jìn)行a)、首先開(kāi)啟第一和第三電弧蒸發(fā)源，電弧蒸發(fā)源電壓20V、電流50A、時(shí)間33秒、調(diào)整 導(dǎo)入的氬氣的流量使壓力為IX KT1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；b)、關(guān)斷第一和第三電弧蒸發(fā)源、開(kāi)啟第二和第四電弧蒸發(fā)源，電弧蒸發(fā)源電壓20V、電 流50A、時(shí)間33秒、保持壓力為IX 10—1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；c)、關(guān)斷第二和第四電弧蒸發(fā)源、開(kāi)啟第五和第七電弧蒸發(fā)源，電弧蒸發(fā)源電壓20V、電 流50A、時(shí)間33秒、壓力1X10—1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；d)、第一、第二、第三、第四、第五和第七電弧蒸發(fā)源同時(shí)開(kāi)啟，電弧蒸發(fā)源電壓20V、電 流50A、時(shí)間33秒、壓力1X10—1帕；工件偏壓650V，占空比60% ；e)、繼續(xù)增開(kāi)另外所有的電弧蒸發(fā)源，全部14個(gè)電弧蒸發(fā)源同時(shí)工作，電弧蒸發(fā)源電 壓20V、電流50A ；此時(shí)導(dǎo)入氮?dú)猓?50sccm，氣壓7 X ICT1帕；工件偏壓降至200V，占空比降至 50%，時(shí)間60秒；f)、所有的電弧蒸發(fā)源繼續(xù)工作，電弧蒸發(fā)源電壓20V、電流50A;氮?dú)獗３?50sCCm，氣 壓7X 10-1帕；工件偏壓降至150V,時(shí)間180秒；g)、上述電弧蒸發(fā)源狀態(tài)不變，只降低工件偏壓至100V，時(shí)間120秒，氣壓7XICT1帕；h)、上述電弧蒸發(fā)源狀態(tài)不變，氮?dú)庠黾又羖OOOsccm，工件偏壓降至80V，占空比降至 40%，時(shí)間120秒，氣壓為1. 1帕；i)、上述電弧蒸發(fā)源狀態(tài)不變，工件偏壓降至50V，時(shí)間180秒，全部處理過(guò)程完成。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種采用氮化鋁鈦復(fù)合涂層表面處理高爾夫球頭的方法，它是在真空條件下，將鋁鈦合金氣化，并形成等離子體，利用物理氣相沉積的方法、在高爾夫球頭表面形成一種鋁鈦合金和氮化鋁鈦的復(fù)合涂層。處理后的高爾夫球頭具有良好的耐磨性，耐溶劑性和耐鹽霧腐蝕性，同時(shí)兼有鮮艷的玫瑰紅色的外觀色著。涂層具有良好的綜合機(jī)械性能，既具有一定的硬度，又具有一定的韌性。因而耐沖擊性能良好，與球頭底材附著的牢固度良好，完全滿(mǎn)足高爾夫球頭的表面質(zhì)量要求。
文檔編號(hào)C23C14/30GK101979703SQ20101053755
公開(kāi)日2011年2月23日 申請(qǐng)日期2010年11月10日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月10日
發(fā)明者楊子偉, 范文波 申請(qǐng)人:范文波