[发明专利]一种TiAlN复合薄膜的制备方法以及稀土掺杂TiAlN复合膜层

权利要求书

1.一种TiAlN复合薄膜的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)采用磁控溅射方式在基体表面制备稀土合金过渡层；所述稀土合金过渡层由La、Ce中的一种和Ti组成；

(2)以氮气为工作气体，通过磁控溅射在稀土合金过渡层上制备TiAlLaN薄膜或TiAlCeN薄膜；其中，La或Ce的掺杂量为2.5～5.5％。

2.如权利要求1所述的TiAlN复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述稀土合金过渡层为La、Ti组成的La-Ti合金，所述La-Ti合金由La-Ti合金靶材溅射得到；La-Ti合金靶材中La、Ti的质量比为10:90；La-Ti合金制备时，工作压强为0.2-0.6Pa，溅射功率为80-110W，溅射时间为10-30min。

3.如权利要求1或2所述的TiAlN复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，制备TiAlLaN薄膜时使用Al靶、La-Ti合金靶共溅射；工作压强为0.2-0.6Pa，Al靶溅射功率为180-230W，La-Ti合金靶溅射功率为80-110W，共溅射时间为100-150min；La-Ti合金靶由La、Ti按质量比10:90组成。

4.如权利要求3所述的TiAlN复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，氮气的通入流量为25-50sccm。

5.如权利要求1所述的TiAlN复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述稀土合金过渡层为Ce、Ti组成的Ce-Ti合金，所述Ce-Ti合金由Ce-Ti合金靶材溅射得到；Ce-Ti合金靶材中Ce、Ti的质量比为50:50；Ce-Ti合金制备时，工作压强为0.2-0.6Pa，溅射功率为20-60W，溅射时间为10-30min。

6.如权利要求1或5所述的TiAlN复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，制备TiAlCeN薄膜时使用Ti-Al合金靶、Ce-Ti合金靶共溅射；工作压强为0.2-0.6Pa，Ti-Al合金靶溅射功率为150-230W，Ce-Ti合金靶溅射功率为20-60W，共溅射时间为100-150min；Ti-Al合金靶由Ti、Al按质量比70:30组成，Ce-Ti合金靶由Ce、Ti按质量比50:50组成。

7.如权利要求6所述的TiAlN复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，氮气的通入流量为30-50sccm。

8.如权利要求1所述的TiAlN复合薄膜的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述稀土合金过渡层的厚度为100～200nm；步骤(2)中，TiAlLaN薄膜或TiAlCeN薄膜的厚度为1～3μm。

9.一种稀土掺杂TiAlN复合膜层，其特征在于，所述复合膜层为磁控溅射薄膜，由Ti、Al、N、稀土元素和O组成，所述稀土元素为La或Ce，所述稀土元素的掺杂量为2.5～5.5％。

10.如权利要求9所述的稀土掺杂TiAlN复合膜层，其特征在于，掺杂元素为La，La掺杂TiAlN复合膜层由以下质量分数的组分组成：Ti 35.5-47.3％，Al 19.8-21.2％，La 2.5-3％，N 22.8-26.2％，其余为O；或者掺杂元素为Ce，Ce掺杂TiAlN复合膜层由以下质量分数的组分组成：Ti 49.4-52.6％，Al 12.9-14.9％，Ce 4.9-5.2％，N 21.4-24.7％，其余为O。