[发明专利]一种高硬度CrBCN纳米复合结构保护性涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种高硬度CrBCN纳米复合结构保护性涂层，沉积覆盖于基体上，其特征在于：所述的保护性涂层与基体之间设置有过渡层，所述基体为硬质合金、不锈钢、高速钢、碳钢、模具钢或陶瓷；所述过渡层分为上下两层，与基体相接触的下层为金属结合层Cr，与保护性涂层相接触的上层为CrN，过渡层的厚度为200～400nm，所述保护性涂层为非晶BCN界面相包裹CrN纳米等轴晶粒的纳米复合结构，其厚度为2～5μm，所述CrN纳米等轴晶粒的晶粒尺寸为5～10nm。

2.一种权利要求1所述的高硬度CrBCN纳米复合结构保护性涂层的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

(1)、靶材的选用：选用纯度为99.99％的两个铬靶和两个硼铬靶的组合方式，四个靶材互成90度放置，中间为加热棒；

(2)、基体预处理工艺：将基体表面使用洗涤剂进行常规去油、去污处理，然后进行抛光处理，最后分别使用丙酮和乙醇进行超声波清洗，烘干后装入真空室，然后进行离子清洗；

(3)、沉积过渡层：将离子清洗后的基体在200℃～400℃，真空度1x10^-3Pa、偏压－800V的条件下沉积金属Cr层，然后在1.0Pa氮气环境下、铬靶由射频阴极控制，偏压-150～-200伏条件下，沉积10～20min，得到CrN层，Cr层与CrN层的总厚度为200～400nm；

(4)、CrBCN层制备：利用硼铬靶在真空室内进行沉积CrBCN层，真空室的本底真空度优于5×10^-3Pa，硼铬靶由射频阴极控制，溅射气氛采用Ar与N₂以及乙炔C₂H₂的混合气体，沉积气压为0.8～2Pa，基体温度200℃～400℃，溅射功率为280～400W，溅射时间为90～120min，靶基距为5cm，在过渡层的表面上沉积得到2～5μm厚的CrBCN纳米复合结构保护性涂层。

3.根据权利要求2所述的高硬度CrBCN纳米复合结构保护性涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中所述的离子清洗具体为：将所述基体装进真空室，抽真空后开Ar气，Ar气流量为20～50sccm，维持真空度在2～4Pa，采用射频电源对所述基体进行30min的离子轰击，功率为80～100W；硼铬靶的弧电流控制为70安培，铬靶的弧电流控制为70安培，轰击偏压控制为-350伏。

4.根据权利要求2所述的高硬度CrBCN纳米复合结构保护性涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中超声波清洗机的频率为15～30kHz。

5.根据权利要求2所述的高硬度CrBCN纳米复合结构保护性涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，Ar气流量为20～50sccm，N₂气流量为100～120sccm，乙炔C₂H₂气体流量为30～60sccm。