[发明专利]一种纳米氮化铌铝钇/非晶氮化硅双相超硬涂层及其沉积方法

权利要求书

1.一种纳米氮化铌铝钇/非晶氮化硅超硬复合涂层，其特征在于：所述超硬复合涂层为四层结构，最内层为纯铌粘结层，厚度为0.05-0.5微米；次内层为氮化铌过渡层，厚度为0.05-1.0微米；次外层为氮化铌-氮化铌铝钇/氮化硅梯度层，厚度为0.1-1.0微米；最外层为氮化铌铝钇/非晶氮化硅耐磨层，厚度为1-10微米；涂层总厚度1.2-12.5微米。

2.根据权利要求1所述的一种纳米氮化铌铝钇/非晶氮化硅超硬复合涂层，其特征在于，制备方法为：采用多弧离子镀纯铌靶沉积粘结层，采用多弧离子镀纯铌靶并通入氮气沉积氮化铌过渡层，采用多弧离子镀纯铌靶和铌铝硅钇合金靶并通入氮气沉积梯度层，采用多弧离子镀铌铝硅钇合金靶并通入氮气沉积耐磨层。

3.根据权利要求2所述的一种纳米氮化铌铝钇/非晶氮化硅超硬复合涂层，其特征在于：所述铌铝硅钇合金靶中铌的原子百分含量为30-60％，铝的原子百分含量为30-55％，硅的原子百分含量为5-15％，钇的原子百分含量为1-4％。

4.根据权利要求1或2所述的一种纳米氮化铌铝钇/非晶氮化硅超硬复合涂层，其特征在于：涂层沉积过程中引入H₂，以降低涂层中的氧含量。

5.一种纳米氮化铌铝钇/非晶氮化硅超硬复合涂层的沉积方法，其特征在于：涂层沉积方法为：硬质合金PCB微钻或铣刀，柄径3.175mm、刃径0.1-3.2mm，依次经除油、有机溶剂清洗、去离子水漂洗、烘干后装入涂层炉，真空抽至2.0×10^-3Pa以下，温度100-400℃，第一步对工件进行气体等离子清洗：通过气体离子源通入Ar和H₂，分压分别为0.05-0.5Pa和0.05-0.3Pa，离子源电流为1-15A，工件施加脉冲负偏压，频率5-80kHz、峰值50-300V、占空比50-90％，对工件进行等离子清洗5-60min；

第二步对工件进行电弧等离子清洗：关闭气体离子源，脉冲负偏压频率5-80kHz、峰值600-1500V、占空比10-50％，Ar和H₂分压为0.05-0.5Pa和0.05-0.3Pa，打开电弧离子镀Nb靶，弧源电流40-100A，对工件进行轰击溅射清洗1-30min；

第三步沉积Nb粘结层：脉冲负偏压调至频率5-80kHz、峰值50-300V、占空比50-90％,Ar和H₂分压分别为0.1-1.0Pa和0.05-0.3Pa，离子镀Nb靶弧源电流为50-200A，沉积纯Nb粘结层1-10min，厚度0.05-0.5微米；

第四步沉积NbN过渡层：脉冲负偏压保持不变，H₂分压保持不变，关闭Ar，通入N₂，分压为0.1-1.0Pa，沉积NbN过渡层1-20min，厚度0.05-1.0微米；第五步沉积梯度层：保持脉冲负偏压不变，N₂和H₂分压分别为1.0-3.0Pa和0.05-0.3Pa，Nb靶电流保持不变，NbAlSiY合金靶电流在给定时间内自40-60A线性增加到80-200A，沉积时间1-10min，厚度0.1-1.0微米；第六步沉积耐磨层：保持脉冲负偏压不变、N₂和H₂分压不变、关闭离子镀Nb靶，开启离子镀NbAlSiY合金靶，弧源电流80-200A，沉积纳米双相复合耐磨层20-200min，厚度1-10微米；

镀膜停止后冷却1h后打开涂层炉取出工件，涂层总厚度1.2-12.5μm。