[发明专利]一种AlTiSiN‑AlCrSiN纳米晶‑非晶多层复合涂层制备方法

摘要

本发明涉及一种AlTiSiN‑AlCrSiN纳米晶‑非晶多层复合涂层制备方法。该方法采用弧光离子源对经过化学清洗的基体进行刻蚀清洗，然后采用物理气相沉积技术沉积得到结合层、过渡层、硬化层、支撑层以及耐高温强韧耐磨层，所述多层复合超硬强韧涂层的涂层总厚度为2‑13.5微米，其中结合层厚度为5‑200纳米，过渡层厚度为10‑300纳米，硬化层厚度为200‑1500纳米，支撑层厚度为200‑1500纳米，耐高温强韧耐磨层厚度为0.2‑10微米。由于该方法中给出了涂层配方按原子百分比计配比情况，从而有效地提高了各个涂层的耐磨性、耐高温性能、韧性、硬度，改善了涂层与基体的结合强度，延长了涂层的使用寿命。

主权项

一种AlTiSiN‑AlCrSiN纳米晶‑非晶多层复合涂层制备方法，其特征在于：采用弧光离子源对经过化学清洗的基体进行刻蚀清洗，然后采用物理气相沉积技术沉积得到结合层、过渡层、硬化层、支撑层以及耐高温强韧耐磨层，所述多层复合超硬强韧涂层的涂层总厚度为2‑13.5微米，其中结合层厚度为5‑200纳米，过渡层厚度为10‑300纳米，硬化层厚度为200‑1500纳米，支撑层厚度为200‑1500纳米，耐高温强韧耐磨层厚度为0.2‑10微米，其涂层配方按原子百分比计配比如下，结合层：铬100at.％；过渡层：铬45～55at.％，氮45～55at.％；硬化层和支撑层：铝61～68at.％，钛10～15at.％，硅5～10at.％，氮6～14at.％；耐高温强韧耐磨层：铝50～71at.％，铬10～15at.％，钛10～15at.％，氮5～15at.％，硅2～5at.％，步骤如下：步骤一：将经预处理后的未涂层基体均匀固定在支架上，间距大于等于10mm，装入镀膜机中，调节工件支架转速为5～10rpm，抽至本底真空2.5～3.0×10‑3Pa，同时打开加热器，升温至100～500℃；打开氩气流量阀，调节真空室为0.05～0.2Pa，基体加负偏电压600～1000V，进行辉光溅射清洗10～20min；然后降低基体负偏电压至60～200V，开启纯Cr靶，调节靶材电流为50～200A，以Cr离子高能轰击基体3～10min沉积5‑200纳米厚的过渡金属Cr结合层；步骤二：打开N2气流量阀，镀膜压力0.1～3.5Pa，温度300～500℃条件下，沉积10‑300纳米厚的CrN过渡层5～15min；步骤三：打开N2气流量阀，调节真空室为0.5～8Pa，基体加负偏电压50～300V，开启纯Cr靶、Al靶、Si靶，调节靶材电流为50～200A，以Cr、Al、Si、N离子高能轰击基体3～10min沉积200‑1500纳米厚的AlCrSiN/CrN硬化层；步骤四：打开N2气流量阀，调节真空室为0.5～8Pa，基体加负偏电压50～300V，开启纯Ti靶、Al靶、Si靶，调节靶材电流为50～200A，以Ti、Al、Si、N离子高能轰击基体3～10min沉积200‑1500纳米厚的AlTiSiN/CrN支撑层；步骤五：打开N2气流量阀，调节真空室为0.5～10Pa，基体加负偏电压20～300V，开启纯Ti靶、Al靶、Si靶、Cr靶，调节靶材电流为50～200A，以Ti、Al、Si、N、Cr离子高能轰击基体50～100min沉积0.2‑10微米厚的AlTiSiN‑AlCrSiN耐高温强韧耐磨层，涂层总厚度在控制在2‑13.5微米，制备结束后自然冷却，得到AlTiSiN‑AlCrSiN纳米晶‑非晶多层复合层。