[发明专利]一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法

权利要求书

1.一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，是采用PVD方法进行涂层处理，其特征在于：该涂层处理过程被分成连续的四个时间段，其过程包括如下步骤：

a.在第一个时间段内，向炉腔内仅通入氮气，氮气的流量为400～550sccm，Ti靶的蒸发电流为160～180A，温度为400℃～450℃，使基体表面被涂上一层高致密的TiN中间层，该TiN中间层的厚度为0.2～0.8μm；

b.在第二个时间段内，同时向炉腔内通入氩气、氮气、乙炔气体，氩气流量控制在500～800sccm保持不变，TiAl合金靶的蒸发电流为130～150A，温度控制在430℃～470℃；随着涂层的进行，氮气的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm；使基体表面的TiN中间层上被涂上一层TiAlCN梯度层，该TiAlCN梯度层的厚度为2.6～3μm；

c.在第三个时间段内，继续同时向炉腔内通入氩气、氮气、乙炔气体，其中，氩气流量由500～800sccm匀速调整到580sccm～620sccm，氮气流量由140～160sccm匀速调整到330～370sccm，乙炔气体流量由70～90sccm匀速调整到140～160sccm，TiAl合金靶的蒸发电流为130～150A，温度控制在430℃～470℃；使基体表面的TiAlCN梯度层上再被涂上一层TiAlCN过渡层，该TiAlCN过渡层的厚度＜0.1μm；

d.在第四个时间段内，继续同时向炉腔内通入氩气、氮气、乙炔气体，其中，氩气、氮气、乙炔气体的流量保持在第三个时间段的收尾流量不变，即氩气流量为580sccm～620sccm，氮气流量为330～370sccm，乙炔气体流量为140～160sccm；TiAl合金靶的蒸发电流为130～150A，温度控制在430℃～470℃；使基体表面的TiAlCN过渡层上再被涂上一层TiAlCN顶层，该TiAlCN顶层的厚度为0.5～1μm。

2.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：进一步的，还包括涂层前处理，该处理过程先是采用辐射加热法对基体进行均匀加热，使工件温度升至350～450℃，在加热过程中，必须往炉腔通入氩气和氢气，氩气流量为30sccm～100sccm，氢气流量为300sccm～500sccm；然后进行刻蚀处理，通入氩气，氩气的流量为180sccm～220sccm，采用氩气电离后所产生的等离子体去轰击基体表面，以轰去基体表面硬化层，该硬化层的厚度为0.1～0.3μm；其中，氢气的纯度为99.995％以上，氩气的纯度为99.996％以上。

3.根据权利要求1或2所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的步骤b中，第二个时间段还被均匀分为三个分时段，在第一个分时段中，氮气的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm；在第二个分时段中，氮气的流量从140～160sccm匀速上升到480～520sccm，乙炔气体的流量从75～85sccm匀速下降到8～12sccm；在第三个分时段中，氮气的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm。

4.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的第一个时间段的时间为13～17分钟。

5.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的第二个时间段的时间为100～120分钟。

6.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的第三个时间段的时间为28～32秒钟。

7.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的第四个时间段的时间为18～22分钟。