[发明专利]耐磨耐蚀Cr/CrAlSiN复合涂层、其制备方法与应用

权利要求书

1.一种耐磨耐蚀Cr/CrAlSiN复合涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

对基体表面进行离子渗氮处理和/或离子刻蚀处理，其中，所述离子渗氮处理包括：将表面洁净的基体置入镀膜设备的腔体，并通入氮气，所述氮气的流量为1000~1200sccm，工作气压控制在8~10Pa，在基体上施加-800~-1000V负偏压，温度控制在450~500℃，渗氮处理时间为2~4h；所述离子刻蚀处理包括：将基体置入镀膜设备的腔体，并将所述腔体抽真空至3×10^-3Pa～5×10^-3Pa，再将基体加热至400℃~450℃，之后利用Ar离子体对施加负偏压的基体表面进行刻蚀，所述离子刻蚀处理的条件包括：高纯Ar流量控制在100~300sccm，选择Cr靶为直流电源，设定靶电流为50~70A，在-900~-1200V偏压下持续轰击基体表面5~10min；

将经过离子渗氮处理和/或离子刻蚀处理的基体置于镀膜设备的腔体内，选用Cr靶，靶电流设定为40~100A，在基体上施加-20~-50V负偏压，控制加热温度为400℃~450℃，氩气流量保持为300sccm~350sccm，沉积时间为0.5h~1h，从而于所述基体表面沉积形成所述Cr层；

将表面沉积有所述Cr层的基体置于镀膜设备的腔体内，选用Cr及AlSi靶，所述AlSi靶材中Al:Si含量为9:1~1:1，靶电流设定为40~100A，基体上施加-20~-50V的负偏压，控制加热温度为400℃~450℃，氩气流量保持为0~100sccm，氮气流量为500sccm ~700sccm，沉积时间为2h~4h，从而于沉积形成CrAlSiN涂层，形成所述复合涂层；

所述耐磨耐蚀Cr/CrAlSiN复合涂层包括依次形成于基体上的结合层和耐磨耐蚀层，所述结合层采用Cr层，所述耐磨耐蚀层采用CrAlSiN层，所述复合涂层的厚度为5μm~20μm，所述Cr层的厚度为0.2μm~1μm，所述CrAlSiN层的厚度为4.8μm~19μm，所述CrAlSiN层具有非晶纳米晶结构，并包含面心立方结构CrN相、AlN强化相及非晶态Si₃N₄相，所述非晶态Si₃N₄相包裹所述CrN相和AlN强化相，所述CrAlSiN层中的CrN相含量为10~20wt%，AlN相含量为6~10wt %，Si₃N₄相含量为15~45wt %。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述CrAlSiN层的Si含量为2at.%～10at.%。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：对基体表面进行表面清洁处理，之后对洁净的基体表面依次进行离子渗氮处理和离子刻蚀处理。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述表面清洁处理包括：依次以除油剂和一种以上有机溶剂对所述基体表面进行超声清洗，直至基体表面洁净。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述基体为金属基体。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述金属基体包括硬质合金。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：所述金属基体包括不锈钢。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述高纯氩气的纯度在99%以上。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述Cr靶及AlSi靶的纯度均在99.9%以上。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述氮气的纯度在99.9%以上。