[发明专利]一种高硬度AlCrN纳米复合涂层及其制备工艺

权利要求书

1.一种具有高硬度、高抗氧化性能的AlCrN涂层，其特征在于：AlCrN涂层与基体之间有一层10～300nm厚的纯Cr金属层和10～300nm的CrN层，以提高涂层与基体之间的结合力；AlCrN涂层总厚度为3.8～10μm；

所述AlCrN层中Al含量为25～34.55at.％，Cr含量为15～25at.％，N含量为45～50at.％；其中Al/(Al+Cr)＝0.5～0.75；

所述AlCrN涂层为面心立方结构的(Al，Cr)N相，衍射峰位于fcc-CrN和fcc-AlN衍射峰的中间，但离fcc-AlN衍射峰更近一些。

2.根据权利要求1所述的AlCrN涂层的制备工艺，其特征在于：采用国产AIP-650型电弧离子镀膜仪并利用电弧离子镀技术在高速钢或硬质合金基体上沉积具有高硬度、高抗氧化性能的AlCrN涂层，硬度高达30～40GPa。

3.按照权利要求2所述的AlCrN涂层的制备工艺，其特征在于：基体材料经过除油和干燥预处理后，放在可同时自转和公转的转架上，公转速度为5～40r/min，靶基距约为150mm。

4.按照权利要求2所述的AlCrN涂层的制备工艺，其特征在于：采用机械泵和分子泵抽真空；当真空室气压优于1×10^-3Pa时，打开加热系统将炉腔加热至200～500℃；随后，开启Ar气流量阀，气流量为50～200sccm，调整节流阀使真空室压强为0.1～2Pa，基片加-600～1000V负偏压，辉光清洗10～20min；开启4个纯Cr靶，靶材电流均为50～150A，对基体进行轰击清洗5～30min；降低偏压至-10～100V，调节真空压强，沉积纯Cr金属层约5～20min；通入N₂沉积5～20min，获得CrN过渡层。

5.按照权利要求2所述的AlCrN涂层的制备工艺，其特征在于：沉积AlCrN涂层时，N₂和Ar气流量分别为50～200sccm，调整节流阀使真空室压强为0.3～2Pa，控制N₂/Ar比在0.5～3之间；同时开启4个纯Al靶和纯Cr靶，电流均为50～150A，沉积AlCrN涂层，时间为30～120min。