[发明专利]一种梯度结构TiAlSiYN多元纳米涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种梯度结构TiAlSiYN多元纳米涂层，其特征在于，涂层是由Ti、Al、Si、Y、N五种元素构成的五元涂层，涂层组织由成分不同的里层、中间层、外层三个子层构成，由内层至外层各子层中的Al含量依次降低，而Ti含量依次增高，内层中Al含量为15~20at.%，Ti含量为28~32at.%，中间层中Al含量为10~15at.%，Ti含量为32~36at.%，外层中Al含量为7~10at.%，Ti含量为36~40at.%，三个子层中Si、Y和N元素的含量维持恒定，Si含量为1~3at.%，Y含量0.1at.%，剩余为N；涂层的里层、中间层、外层三个子层均由TiSiN、TiAlN、YN三种调制层交替沉积而成，调制层厚度30nm以内，里层、中间层、外层三个子层的厚度各为0.6~1.2µm。

2.根据权利要求1所述的一种梯度结构TiAlSiYN多元纳米涂层，其特征在于，所述涂层平均晶粒大小在30nm以内，涂层总厚度为1.8~3.6µm。

3.一种权利要求1~2任意一项所述的梯度结构TiAlSiYN多元纳米涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

A、将清洁的基体装入涂层设备真空室中，抽真空并加热；

B、对基体表面进行离子刻蚀；

C、利用阴极电弧镀和磁控溅射的复合离子镀技术沉积Al元素含量较高的里层；

D、利用阴极电弧镀和磁控溅射的复合离子镀技术沉积中间层；

E、利用阴极电弧镀和磁控溅射的复合离子镀技术沉积Al元素含量较低的外层。

4.根据权利要求3所述的梯度结构TiAlSiYN多元纳米涂层的制备方法，其特征在于，步骤A中，所述抽真空并加热是先将背底真空抽至5.8×10^-2Pa以下时，打开炉壁的辅助加热装置对基体进行加热，同时打开转动电源使基体不停地转动，加热50~80min后，基体温度达到320~380℃。

5.根据权利要求3所述的梯度结构TiAlSiYN多元纳米涂层的制备方法，其特征在于，步骤B中，所述离子刻蚀是先向真空室中通入氩气，调节氩气流量保证压强为1.0~2.5×10^-1Pa，然后对基体施加－100~－200V的直流偏压和－200~－400V的脉冲偏压，利用离化的Ar⁺对基体表面进行刻蚀，刻蚀30~80min，基体温度上升到360~420℃。

6.根据权利要求3所述的梯度结构TiAlSiYN多元纳米涂层的制备方法，其特征在于，步骤C中，沉积Al含量较高的里层过程为，依次关闭基体偏压、关闭氩气、通入氮气，调节氮气流量保证工作压强为1.9~2.6Pa，开启高铝Ti_100-xAl_x合金靶和Ti_100-ySi_y合金靶进行电弧离子沉积，高铝Ti_100-xAl_x合金靶的原子含量满足：x=60~67，Ti_100-ySi_y合金靶的原子含量满足：y=5~15，调节高铝Ti_100-xAl_x合金靶和Ti_100-ySi_y合金靶的工作功率各为2~3kW，并同时开启Y靶进行溅射沉积，溅射功率为1~2kW，对基体施加偏压－80~－120V，沉积20~40min。