[发明专利]高硬度高弹性模量TiAlN/AlON纳米多层涂层及其制备方法有效
申请号: | 201110138010.8 | 申请日: | 2011-05-26 |
公开(公告)号: | CN102206808A | 公开(公告)日: | 2011-10-05 |
发明(设计)人: | 刘平;王均涛;李伟;马凤仓;刘新宽;陈小红;杨丽红 | 申请(专利权)人: | 上海理工大学 |
主分类号: | C23C14/35 | 分类号: | C23C14/35;C23C14/06;B82Y40/00;B82Y30/00 |
代理公司: | 上海申汇专利代理有限公司 31001 | 代理人: | 吴宝根 |
地址: | 200093 *** | 国省代码: | 上海;31 |
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摘要: | |||
搜索关键词: | 硬度 弹性模量 tialn alon 纳米 多层 涂层 及其 制备 方法 | ||
1.一种高硬度高弹性模量TiAlN/AlON纳米多层涂层,其特征在于:所述纳米涂层由多个TiAlN层和AlON层构成,各TiAlN层和AlON层交替沉积在基体上;
所述基体为金属、硬质合金、陶瓷或塑料。
2.如权利要求1所述的一种高硬度高弹性模量TiAlN/AlON纳米多层涂层,其特征在于所述基体为W6Mo5Cr4V2高速钢。
3.如权利要求1或2所述的一种高硬度高弹性模量TiAlN/AlON纳米多层涂层,其特征在于TiAlN/AlON纳米涂层总厚度为1.5~2.0μm。
4.如权利要求3所述的一种高硬度高弹性模量TiAlN/AlON纳米多层涂层,其特征在于每一层TiAlN的厚度约为2.2nm,每一层AlON的厚度为0.2~1.5nm。
5.如权利要求3所述的高硬度高弹性模量TiAlN/AlON纳米多层涂层,其特征在于所述AlON层厚度小于1.0nm时被TiAlN所晶化,为面心立方结构。
6.如权利要求1或2所述的高硬度高弹性模量TiAlN/AlON纳米多层涂层的制备方法,其特征在于包括如下步骤:
(1)、清洗基体
首先将经抛光处理后的基体送入超声波清洗机,在分析纯的无水酒精和丙酮中利用15~30kHz超声波进行清洗5~10min;然后进行离子清洗,即将基体装进真空室,抽真空到5×10-3Pa后通入Ar气,维持真空度在2-4Pa,用中频对基体进行为时30min的离子轰击,功率为80-100W;
(2)、交替溅射TiAlN层和AlON层
将基体置入多靶磁控溅射仪并交替停留在TiAl靶和Al2O3靶之前,通过溅射获得由多个TiAlN层和AlON层交替叠加的纳米量级多层涂层,过程中调整靶功率和沉积时间以控制每一涂层的厚度,最终得本发明一种的高硬度高弹性模量TiAlN/AlON纳米多层涂层。
7.如权利要求6所述的高硬度高弹性模量TiAlN/AlON纳米多层涂层的制备方法,其特征在于步骤(2)中所述通过多靶磁控溅射仪溅射过程的工艺控制参数为:
采用TiAl(50 atom%:50 atom%)合金靶和Al2O3靶(99.99%),直径为75mm;Ar气流量:10-50sccm,N2气流量:1-30sccm;
TiAlN层溅射功率250W,时间18s;
AlON层溅射功率60-120W,时间3-10s;
靶基距3-7cm;
总气压范围0.1-0.4Pa;
基体温度<200℃。
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