[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

专利信息
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
【权利要求书】:

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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