[发明专利]一种ZrNbAlN超晶格涂层及制备方法

权利要求书

1.一种ZrNbAlN超晶格涂层，依次包含Zr粘附层、ZrN_x过渡层、ZrN支持层和依次由ZrN层、NbN层、ZrN层及AlN层交替构成的多层结构的表面耐磨层,其中，X为0至1。

2.如权利要求1所述的超晶格涂层，所述ZrN、NbN、AlN分别为Zr、Nb、Al的氮化物。

3.如权利要求1所述的超晶格涂层，其特征在于：粘附层厚度为50-100nm，过渡层厚度为50-100nm，支持层厚度为300-500nm，表面耐磨层厚度为3-5μm。

4.如权利要求1所述的超晶格涂层，其特征在于：表面耐磨层中,ZrN层、NbN层及AlN层的厚度均为3-5nm。

5.如权利要求1所述的超晶格涂层，其特征在于：所述ZrN层、NbN层及AlN层的晶粒粒径均为3-5nm。

6.一种表面沉积ZrNbAlN超晶格涂层的刀具或工模具，包含刀具或工模具的基体和涂于其表面的如权利要求1-5任一项所述的ZrNbAlN超晶格涂层。

7.如权利要求6所述的刀具或工模具，所述的刀具或工模具的基体选自硬质合金和高速钢。

8.如权利要求7所述的刀具或工模具，所述硬质合金选自钨钴硬质合金、钨钛钴硬质合金和钨钛钽铌硬质合金，其中，合金晶粒度为300-500nm。

9.如权利要求7所述的刀具或工模具，所述高速钢选自钨系高速钢、钨钼系高速钢、高钼系高速钢、钒高速钢和高钼系高速钢，其中，高速钢晶粒度为300-500nm。

10.如权利要求7所述的刀具或工模具，所述硬质合金为超细晶硬质合金，晶粒度为300-500nm，所述高速钢为超细晶高速钢，其晶粒度为300-500nm。

11.一种制备权利要求6-10任一项所述的刀具或工模具的方法，包括以下步骤：

1)将硬质合金和高速钢加工成刀具或工模具的基体；

2)将步骤1)的基体清洗使其表面清洁；

3)将清洁后的基底装入闭合场非平衡磁控溅射系统内的旋转样品架上进行辉光等离子体清洗，所述系统有四个溅射阴极靶，包括两个元素Zr靶、一个Al元素靶和一个Nb元素靶，系统所述为Ar等离子体环境，其真空腔内的Ar气压力小于0.1Pa,旋转刀具或工模具；

4)将四个靶同时打开，并保持最小功率，溅射清洗时间约为5-15分钟，在真空度小于0.1Pa情况下，衬底偏压到-60～-100V，调高Zr靶功率，沉积Zr金属粘附层；5)在真空度约0.1Pa情况下，衬底偏压到-60～-100V，通入N₂气，N₂的流量通过负反馈控制，OEM的值为50—60，沉积温度为300-500℃，先后沉积ZrN_x过渡层和ZrN支持层；

6)调整真空腔内的压力约0.1-0.2Pa，负反馈系统的光强约50—60，同时增高四个靶的功率，旋转交替沉积ZrN/NbN/ZrN/AlN多层，沉积完成后，自然冷却，制得表面沉积ZrNbAlN多层超晶格涂层的刀具或工模具。

12.根据权利11所述的方法，所述ZrN/NbN/ZrN/AlN多层，其调制波长通过刀具或工模具的转速及溅射靶的功率来控制，所述转速为3-8转/分，调制波长为12-20nm。