[发明专利]一种多层薄膜的制备及其结合性能评价的方法

摘要

本发明公开了一种多层薄膜制备及结合性能评价方法，由H13基体经过非平衡离子溅射镀膜工艺分别沉积Cr结合层、CrN过渡层和CrMoAlN功能层制得Cr‑CrN‑CrMoAlN多层薄膜；设置Cr靶电流4A，Al靶电流6A，Mo靶电流设定在0~6A，偏压‑75V，Cr结合层沉积360s，CrN过渡层沉积600s，CrMoAlN功能层沉积3600s；经过多功能划痕仪进行划痕实验；光共聚焦扫描显微镜获得薄膜表面划痕形貌评估其结合性能。所制备的多层薄膜呈梯度结构，Cr层打底提高薄膜的结合性；CrN作为过渡层加强薄膜的承载力；CrMoAlN作为功能层能够提高薄膜的耐高温及耐摩擦性能。同时本发明采用划痕法表征由于Mo含量不同导致薄膜的结合性能上的差别。

主权项

一种多层薄膜的制备方法，其特征在于：所述多层薄膜以H13为基体，在基体上经过非平衡离子溅射镀膜工艺依序沉积Cr结合层、CrN过渡层和CrMoAlN功能层；具体制备步骤如下：步骤（1）打开非平衡溅射离子镀设备，开机预热，冷却通水，先后打开机械泵和分子泵，抽真空至1.0×10‑4Pa;步骤（2） 通入氩气，调节气瓶阀门和流量计，调整真空腔内气体，使磁控靶放电起辉；步骤（3）基体表面等离子清洗：基体偏压调整为‑450V，用Ar离子轰击基体表面，除去基体表面杂质，清洗20min;步骤（4）基体偏压调整为‑100V，同时开启两个Cr靶，靶电流设置为4A，沉积一层纯金属Cr层打底；步骤（5） 基体偏压调整为‑75V，通入氮气，沉积CrN过渡层，通过OEM系统控制氮气流量，使靶材溅射的Cr原子数目逐渐减少，涂层中的N含量逐渐增加；步骤（6）开启Al靶和Mo靶，Al靶电流逐步增加至6A，Mo靶电流增加至指定数值，四靶全部处于开启状态，开始沉积CrMoAlN功能层60min，即可获得Cr‑CrN‑CrMoAlN多层薄膜；步骤（7）镀层完成并冷却后，镀膜室放气，取样并抽真空；最终制得Cr‑CrN‑CrMoAlN多层薄膜，所述Cr结合层厚度为0.2~0.4μm ；所述CrN过渡层厚度为1.0~1.2μm；所述CrMoAlN功能层厚度为2.2~2.4μm；所述涂层总厚度为3.4~4μm。