[发明专利]TiCN/CrCN纳米多层膜及其制备方法

权利要求书

1.一种TiCN/CrCN纳米多层膜，其特征在于设有Ti过渡层、TiN过渡层和纳米尺度的TiCN/ CrCN薄膜，其中，TiCN与CrCN交替沉积形成TiCN/ CrCN薄膜，Ti过渡层、TiN过渡层和TiCN/ CrCN薄膜从基体到涂层表面依次沉积形成超晶格纳米多层膜。

2.根据权利要求1所述的TiCN/CrCN纳米多层膜，其特征在于TiCN/CrCN多层膜调制周期（即单层膜厚度）为：TiCN为15-20nm，CrCN为5-10nm；多层膜总厚度为1.5-4μm，总周期层数为60-200层。

3.根据权利要求1所述的TiCN/CrCN纳米多层膜，其特征在于Ti过渡层厚度为200-500nm，TiN过渡层厚度为100-400nm。

4.根据权利要求1所述的TiCN/CrCN纳米多层膜，其特征在于采用多弧离子镀膜法，镀膜时使用的多弧离子镀膜机由镀膜室、第一弧源、第二弧源、转动单元、进气单元、加热源、真空泵、引弧电源和脉冲偏压电源组成，其中，腔体内侧壁上设有对向设置的第一弧源和第二弧源，腔体中部设有转动单元，腔体上设有分别与真空泵、进气单元相连通的气管，转动单元包括第一弧形板和第二弧形板、旋转底座，第一弧形板和第二弧形板固定安装在旋转底座上形成近圆柱体结构。

5.根据权利要求1所述的TiCN/CrCN纳米多层膜，其特征在于第一弧源上设有Ti靶，第二弧源上设有Cr靶，基体分别固定在第一弧形板外侧壁和第二弧形板外侧壁，基体随第一弧形板外和第二弧形板转动依次经过Ti靶和Cr靶的弧光覆盖的区域，同时通入反应气体C₂H₂与N₂，实现TiCN与CrCN的交替沉积。

6.一种TiCN/CrCN纳米多层膜的制备方法，其特征在于包括以下步骤：

步骤一：抽真空：用真空泵将镀膜室气压抽至1.5×10^-2Pa以下；

步骤二：对基体进行辉光清洗：充入Ar气，加脉冲负偏压-700V（占空比40%），对基体表面进行Ar⁺辉光清洗；

步骤三：沉积金属过渡层Ti：继续充入Ar气作为保护气体，打开Ti靶，在高偏压-450V（占空比40%）下对基体进行Ti⁺轰击，然后偏压降至-200 V（占空比40%），沉积Ti过渡层；

步骤四：沉积陶瓷过渡层TiN：充入N₂作为反应气体，继续开启Ti靶，在偏压-200 V（占空比40%）下沉积TiN过渡层；

步骤五：沉积TiCN/CrCN纳米多层膜：同时打开Ti靶与Cr靶，充入反应气体N₂和C₂H₂，基体转动频率为5-50HZ，基体依次面向Ti靶与Cr靶并循环进行此过程，实现TiCN/CrCN纳米多层膜的制备；

根据权利要求6所述的TiCN/CrCN纳米多层膜的制备方法，其特征在于镀膜时镀膜室内的温度在280-340℃之间。

7.根据权利要求6所述的TiCN/CrCN纳米多层膜的制备方法，其特征在于Ar⁺辉光清洗时间为10-30min；Ti⁺轰击时间为5-10min；沉积过渡层Ti层时间为10-15min；沉积过渡层TiN层时间为10-15min；沉积TiCN/CrCN纳米多层膜为2-3h。

8.根据权利要求6所述的TiCN/CrCN纳米多层膜的制备方法，其特征在于各步骤通气体流量及镀膜室气压为：对基体进行辉光清洗时，充入Ar气160-200sccm，气压1.7-2.2Pa；沉积过渡层Ti时，充入Ar气30-60sccm，气压保持在0.2-0.4Pa；沉积过渡层TiN，充入N2 120-150sccm，气压保持在0.4-0.6Pa；沉积TiCN/CrCN纳米多层膜，通N₂和C₂H₂，流量均控制在80-100sccm，气压0.5-1.0Pa。

9.根据权利要求6所述的TiCN/CrCN纳米多层膜的制备方法，其特征在于镀膜时的弧电流范围为：Ti靶60-80A，Cr靶55-70A。