[发明专利]硬质耐高温自润滑涂层制品及其制备方法

权利要求书

1.硬质耐高温自润滑涂层制品，其特征是：包括基底、结合层、支撑层和功能层，其中，基底、结合层、支撑层和功能层依次叠加，所述功能层由CrAlCN涂层和CrSiCN涂层交替叠加而成；CrAlCN涂层主要是由纳米晶CrAlN层和非晶碳组成，其中非晶碳主要以sp²键形式存在，同时存在部分sp³键；CrSiCN涂层主要是由纳米晶CrSiN、非晶Si₃N₄、非晶碳组成。

2.根据权利要求1所述硬质耐高温自润滑涂层制品，其特征是：所述基底的材料为硬质合金、模具钢或者轴承钢。

3.根据权利要求1所述硬质耐高温自润滑涂层制品，其特征是：所述结合层是钛、钨或者铬层。

4.根据权利要求1所述硬质耐高温自润滑涂层制品，其特征是：所述支撑层由钛的氮化物、铬的氮化物、钨的氮化物、钛的碳氮化物、铬的碳氮化物或钨的碳氮化物构成。

5.硬质耐高温自润滑涂层制品的制备方法，其特征是：包括如下步骤：

S1、镀结合层：向镀膜设备通入工作气体Ar，真空室气压控制5.0×10^-2Pa，开启镀膜设备靶台两边对称分布的两个磁过滤阴极蒸发装置而将Cr阴极靶材蒸发、离化并引入真空室形成金属等离子体，同时开启负脉冲高压电源，脉冲偏压为-20kV、注入与沉积时间小于或者等于1h而使得金属等离子体被加速沉积在基底上，形成Cr结合层；

S2、镀支撑层：向镀膜设备通入工作气体N₂，控制气压为1.0×10^-1Pa，利用镀膜设备靶台两边对称分布的两个磁过滤阴极蒸发装置将Cr阴极靶材蒸发、离化并引入真空室形成金属等离子体，同时开启负脉冲高压电源，脉冲偏压为-20kV，制备时间为小于或者等于1h制备得到CrN层；向镀膜设备通入N₂和C₂H₂混合气体，控制气压为3.0×10^-1Pa，制备时间为小于或者等于1h而制备得到CrCN层而最终获得CrN/CrCN支撑层；

S3、镀功能层：开启负脉冲高压电源，脉冲偏压为-20 kV，将两边的阴极靶材分别更换为CrAl合金靶材和CrSi合金靶材，工作气体为N₂和C₂H₂混合气体，控制气压为3.0×10^-1Pa；通过分别多次交替开启CrAl合金靶材和CrSi合金靶材，使得镀膜设备的磁过滤阴极蒸发装置将阴极靶材蒸发、离化并引入真空室形成金属等离子体，经靶台下方脉冲高压电源提供负脉冲高压，每层制备时间小于或者等于30min而制备CrAlCN/CrSiCN交替排列的功能层。

6.根据权利要求5所述硬质耐高温自润滑涂层制品的制备方法，其特征是：在镀结合层之前，还包括清洗基底的步骤，该步骤具体包括：待镀制基底经初步清洗并烘干后放入镀膜设备可旋转的靶台上，利用抽真系统抽真空至5.0×10^-3Pa，开启进气口通入Ar，启动射频对基底进行Ar等离子体溅射清洗。

7.根据权利要求6所述硬质耐高温自润滑涂层制品的制备方法，其特征是：所述初步清洗包括表面抛光、丙酮超声清洗或者乙醇超声清洗。

8.根据权利要求5所述硬质耐高温自润滑涂层制品的制备方法，其特征是：所述工作气体Ar、N₂以及N₂和C₂H₂的混合气体的流量均为5~50sccm，工作气压为0.05~0.5Pa。

9.根据权利要求5所述硬质耐高温自润滑涂层制品的制备方法，其特征是：CrAl合金靶材和CrSi合金靶材中Cr含量都为50 at.%，纯度为99.9%。

10.根据权利要求5所述硬质耐高温自润滑涂层制品的制备方法，其特征是：所述脉冲高压电源提供的脉冲高压为10~25kV。