[发明专利]一种铝合金表面高硬耐磨TiN/TiAlSiN复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.铝合金表面高硬耐磨TiN/TiAlSiN复合涂层，其特征在于，包括铝合金、Ti、TiN和TiAlSiN层，所述Ti层作为过渡层镀在铝合金表面，所述TiN层与TiAlSiN层交替沉积在Ti过渡层之上。

2.如权利要求1所述铝合金表面高硬耐磨TiN/TiAlSiN复合涂层，其特征在于，所述Ti、TiN和TiAlSiN层是通过多弧离子镀工艺在铝合金表面镀成。所述Ti层由99.99％Ti单质靶所得，所述TiN层由99.99％的单质Ti靶与N₂反应而得，所述TiAlSiN层由55％Ti-35％Al-10％Si合金靶与N₂反应而得。

3.如权利要求1所述铝合金表面高硬耐磨TiN/TiAlSiN复合涂层，其特征在于，包括以下步骤：

（1）将铝合金切割制样，得到5mm×5mm×3mm的块状样品，用水砂纸由800#、1000#、1500#进行逐级打磨，再用Cr₂O₃抛光液进行抛光；然后将样品放入乙醇中超声清洗，清洗后用乙醇冲洗、烘干放进镀膜真空室；

（2）通过位于镀膜真空室内的多弧离子镀膜机和99.99％Ti单质靶和55％Ti-35％Al-10％Si合金靶在经步骤(1)处理后的样品上沉积Ti过渡层、TiN/TiAlSiN复合涂层；具体包括以下步骤：

(2-1) 将样品放在设置好的靶材中间，一侧的靶材为Ti单质靶，另一侧的靶材为Al-Ti-Si合金靶，且两靶材到样品的水平距离均为23cm；真空抽至1.3×10^-3Pa时，将镀膜真空室的腔体加热至200℃，真空抽至≤1 .0×10^-3Pa，进行辉光清洗5min；

(2-2)沉积Ti过渡层：控制基片将样品旋转至Ti单质靶正前方，开启Ti单质靶，其余靶材关闭，靶电流控制在70-80A，负偏压控制在200-300V，通入惰性气体Ar气，工作压强控制在2.0-2.5Pa，沉积时间为5min，沉积的Ti过渡层厚度为1.0-2.0μm；

(2-3)沉积TiN层：通入N₂作为反应气体，工作压强控制在2.0-2.5Pa，Ti单质靶电流保持在70-80A，Ti单质靶的负偏压控制在200-300V，保持氮氩气流量比在1:1-2:1，沉积时间为3-7min得到沉积的TiN层厚度为0.5-1.5μm；

(2-4)沉积TiAlSiN层：Ti单质靶关闭，控制基片将样品旋转至Ti-Al-Si合金靶正前方，开启Ti-Al-Si合金靶，Ti-Al-Si合金靶电流控制在75-85A，负偏压均控制在200-300V，保持氮氩气流量比2:1，工作压强控制在2.0-2.5Pa，沉积时间3-7min，沉积的TiAlSiN层厚度为0.5-1.5μm；

(2-5)周期循环步骤（2-3）、（2-4），沉积1h；

(2-6)沉积结束后，关闭氮气和氩气，关闭电弧电源，使真空腔内温度自然冷却，然后取出沉积有Ti过渡层、TiN/TiAlSiN复合涂层的样品，制备完毕。