[发明专利]钇改性碳氮化铬铝/氮化硅纳米复合涂层及其沉积方法

权利要求书

1.钇改性碳氮化铬铝/氮化硅纳米复合涂层，其特征在于所述涂层为三层结构，内层为CrAlY粘结层，厚度为0.1-0.2微米，中间为CrAlYN过渡层，厚度为0.1-0.5微米，外层为纳米晶CrAlYNC植入非晶Si₃N₄的复合层，厚度为1-10微米；涂层总厚度1.2-11微米。

2.根据权利要求1所述的复合涂层，其特征在于涂层10g载荷下表面硬度达40-65Gpa，结合强度40-90N，摩擦系数0.2-0.5，抗氧化温度900℃以上。

3.权利要求1所述钇改性碳氮化铬铝/氮化硅纳米复合涂层的沉积方法，其特征在于：采用直流磁控溅射沉积CrAlY粘结层和CrAlYN过渡层，采用直流磁控溅射CrAlY靶和射频磁控溅射Si靶并通入N₂和CH₄反应共溅沉积CrAlYNC/Si₃N₄复合层。

4.根据权利要求3所述的沉积方法，其特征在于：磁控溅射铬铝钇靶中Cr的原子百分含量在20-90%，Al的原子百分含量在20-80%，Y的原子百分含量在0.1-4%；CrAlYNC涂层中N的原子百分含量在20-50%，C的原子百分含量在0-30%；Si₃N₄的摩尔百分含量为2-20%。

5.根据权利要求3所述的沉积方法，其特征在于：CrAlY靶以直流磁控溅射电源供电，功率密度为2-30W/cm²,Si靶以射频磁控溅射电源供电, 功率密度为1-10W/cm²；沉积过程中工件上施加脉冲负偏压，负偏压频率为20-100kHz，占空比为10-80%，峰值为50V-800V；引入气体为Ar和N₂和CH₄，Ar分压0.1-0.6Pa，N₂分压0-0.6Pa，CH₄分压0-0.3Pa。

6.根据权利要求3所述的沉积方法，其特征在于：取工件经除油、除锈、有机溶液清洗和等离子清洗后沉积涂层；本底真空低于6×10^-3Pa,沉积温度280-450℃；首先沉积粘结层，工件施加脉冲负偏压，频率20-80KHz、峰值300-600V、占空比15-80%，通入Ar，气压0.3-0.6Pa，开直流磁控溅射CrAlY靶，功率密度3-10W/cm²，时间2-10min；接着沉积过渡层，脉冲负偏压峰值调至150-250V，CrAlY靶功率密度10-20W/cm²，过渡层沉积时间5-10min内，Ar分压由0.3-0.6Pa线性降低到0.1-0.3Pa，同时N₂分压由0Pa线性提高到0.1-0.3Pa；最后沉积复合层，保持偏压、Ar和N₂分压不变，通入CH₄，分压为0.05-0.2Pa，CrAlY靶功率密度提高10-25W/cm²，同时开启射频磁控溅射纯硅靶，硅靶功率密度为2-10W/cm²，双靶反应共溅沉积复合层，时间40-240min。