[发明专利]一种CrTiAlSiN基多元复合硬质涂层

权利要求书

1.一种CrTiAlSiN基多元复合硬质涂层，其特征在于：所述涂层结构为CrN/CrTiAlN/CrTiAlSiN/CrTiAlSiCN，

所述CrN为打底层，能够在高温时形成Cr₂o₃，并阻止O₂在涂层内部持续扩散，提高涂层抗氧化性，所述CrN层厚0.3-0.45μm，

所述CrTiAlN为副功能层，涂层中Al元素固溶与CrN中，能够高温时产生的Al₂o₃，提高涂层高温抗氧化性，Ti元素以Cr-Ti-N体系的形式固溶于CrN中，使涂层柱状结构之间的界面模糊，提高了涂层的致密性；

所述CrTiAlSiN层为主功能层，厚度为CrTiAlN层厚的1.5～2倍，涂层中Si元素固溶于CrN晶格中，并能形成非晶态Si₃N₄以阻止不同相界面间位错的形成和移动，进而提高涂层硬度，降低涂层表面摩擦系数，并且所述Si元素在高温环境下时能够形成SiO₂，提高涂层的高温抗氧化性；

所述CrTiAlSiCN层是在主功能层表面通入CH₄形成，该层能够磨损过程中会形成一层转移膜，在摩擦副材料表面形成富碳层，成为固体润滑剂，该层层厚约0.2μm。

2.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述涂层总厚度为4-7μm，其中CrN层0.45μm，CrTiAlN层1.6μm，CrTiAlSiN层3μm，CrTiAlSiCN层0.2μm；所述涂层的显微硬度(HV0.025N)为3200左右；涂层结合力压痕等级为HF1级；涂层失效临界载荷(Lc2)为50.95N；摩擦系数Ra＝0.328。

3.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述涂层经700℃高温退火后，常温时涂层显微硬度(HV0.025N)为3021，涂层结合力压痕等级为HF2，涂层抵抗裂纹开启临界载荷(Lc1)和涂层失效临界载荷(Lc2)分别为29.85N和48.65N。

4.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，涂层内部主要结构为NaCl结构，主要相为呈柱状形式生长的面心立方体的c-CrN和c-AlN相，择优取向为(200)，且经不同温度的高温退火处理后，择优取向仍为(200)。

5.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述涂层平均晶粒尺寸为11.5nm，且退火温度400℃时晶粒尺寸为13.5nm；退火温度500℃时晶粒尺寸为25.5nm；退火温度600℃时晶粒尺寸为38.4nm；退火温度700℃时晶粒尺寸为64nm。

6.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于，所述涂层在退火温度600℃时，涂层表面开始生成Al₂o₃氧化层，同时O₂与涂层内部Ti、Cr及Si元素接触生成少量TiO₂、Cr₂o₃以及SiO₂氧化物；在退火温度达到700℃后，涂层表面部分区域形成以Al₂o₃为主、少量SiO₂、Cr₂o₃的氧化层。