[发明专利]一种CrAlN/ZrO2纳米涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种CrAlN/ZrO₂纳米涂层，其特征在于：所述纳米涂层由至少一层CrAlN单层和ZrO₂单层组成，各CrAlN层和ZrO₂层交替沉积在基体上,基体为金属、硬质合金、陶瓷或塑料。

2.根据权利要求1所述的一种CrAlN/ZrO₂纳米涂层，其特征在于：所述CrAlN单层的厚度约为5.0nm，所述ZrO₂单层的厚度为0.4～1.4nm，所述CrAlN/ZrO₂纳米涂层总厚度约为2.0-4.0μm。

3.根据权利要求1所述的一种CrAlN/ZrO₂纳米涂层，其特征在于：所述ZrO₂层厚度为0.4～1.0nm时，ZrO₂层被CrAlN层的模板作用下强制转化为面心立方结构。

4.一种高硬度和高抗氧化性CrAlN/ZrO₂纳米涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

（1）、清洗基体

首先将经抛光处理后的基体送入超声波清洗机，在分析纯的无水酒精和丙酮中利用15～30kHz超声波进行清洗5～10min；然后进行离子清洗，即将基体装进真空室，抽真空到6×10^-4Pa后通入Ar气，维持真空度在2～4Pa，用中频对基体进行为时30min的离子轰击，功率为80～100W；

（2）、交替溅射CrAlN层和ZrO₂层

将基体置入多靶磁控溅射仪并交替停留在CrAl靶和ZrO₂靶之前，通过溅射获得由CrAlN层和ZrO₂层交替叠加的纳米量级涂层，过程中调整靶功率和沉积时间以控制每一涂层的厚度，最终得本发明一种高硬度高弹性模量CrAlN/ZrO₂纳米涂层。

5.如权利要求4所述的一种高硬度高弹性模量CrAlN/ZrO₂纳米涂层的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，采用CrAl（50atom%:50atom%）合金靶和ZrO₂靶（99.99%），直径为75mm。

6.如权利要求4所述的一种高硬度高弹性模量CrAlN/ZrO₂纳米涂层的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，Ar气流为10～50sccm，N₂气流量为5～20sccm。

7.如权利要求4所述的一种高硬度高弹性模量CrAlN/ZrO₂纳米涂层的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，CrAl层溅射功率120W，时间10s，ZrO₂层溅射功率80W，时间4～12s。

8.如权利要求4所述的一种高硬度高弹性模量CrAlN/ZrO₂纳米涂层的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，靶基距为3～7cm。

9.如权利要求4所述的一种高硬度高弹性模量CrAlN/ZrO₂纳米多层涂层的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，总气压范围0.2～0.4Pa。

10.如权利要求4所述的一种高硬度高弹性模量CrAlN/ZrO₂纳米多层涂层的制备方法，其特征在于，在步骤（2）中，基体温度为300℃。