[发明专利]一种中高温自润滑多弧离子镀多元梯度工具涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种中高温自润滑多弧离子镀多元梯度工具涂层，其特征在于：该涂层为三层梯度结构，分别为CrN打底层、AlCrN梯度过渡层和AlCrTiSiN工作层；所述AlCrN梯度过渡层厚度为0.84～1.09μm，AlCrTiSiN工作层厚度为1.61～2.36μm；所述AlCrTiSiN工作层中含有50～70％的(Al，Cr)N固溶体以及30～50％的(Al，Ti)N固溶体。

2.一种中高温自润滑多弧离子镀多元梯度工具涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)在真空室内对称位置分别放置第一电弧源、第二电弧源和第三电弧源，将Ar和N₂气体接入真空室内；所述第一电弧源的靶材由单质Cr制成，纯度99.99％；第二电弧源的靶材由AlCr粉末冶金制成，Al和Cr的原子百分比为70：30，AlCr靶材的纯度为99.99％；第三电弧源由AlTiSi粉末冶金制成，Al、Ti和Si的原子百分比为60:30:10，AlTiSi靶材的纯度为99.99％；

(2)将抛光、清洗处理后的工件用夹具夹持住固定于真空室内的转架上；所述工件转架转速为3rpm，真空室真空度为5.0×10^-2Pa，加热温度为430℃；

(3)工件沉积镀膜前往真空室内通入Ar气，加偏压对工件表面进行Ar离子轰击清洗以去除表面残留的吸附物及氧化物，关闭Ar气；

(4)通入N₂气，调节N₂气压强与偏压，升高真空室内温度，启动第一电弧源用于沉积CrN打底层；所述沉积CrN打底层时N₂气分压为0.8Pa，偏压200V，沉积温度450℃，沉积时间4min；

(5)调节N₂气压强与偏压，启动第二电弧源，与第一电弧源一起沉积AlCrN梯度过渡层第一层；所述沉积AlCrN梯度过渡层第一层时，N₂气分压为1.5Pa，偏压100V，沉积时间3.3min；

(6)调节N₂气压强与偏压，关闭第一电弧源，仅余第二电弧源沉积AlCrN梯度过渡层第二层；所述沉积AlCrN梯度过渡层第二层时，N₂气分压为3Pa，偏压80V，沉积时间120min；

(7)调节N₂气压强与偏压，启动第三电弧源，与第二电弧源一起沉积AlCrTiSiN工作层；所述沉积AlCrTiSiN工作层时，N₂气分压为2～4Pa，偏压50～120V，沉积时间90min；

(8)镀膜过程结束，工件随炉冷却至室温。

3.如权利要求2所述的一种中高温自润滑多弧离子镀多元梯度工具涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(7)中的N₂气分压为3Pa，偏压为80V。