[发明专利]一种多元硬质涂层及其电磁增强磁控溅射制备工艺

权利要求书

1.一种多元硬质涂层，其特征在于：所述多元硬质涂层包括打底过渡层、功能层及覆盖层，其中所述打底过渡层为提升涂层结合力的纳米涂层；所述功能层为硬质涂层中的工作层，所述功能层为两种或两种以上的靶材相互复合形成的多元涂层，包括单层复合结构功能层和多层复合结构功能层；所述覆盖层为使硬质涂层表面有较好的外观而进行的覆盖层。

2.根据权利要求1所述的多元硬质涂层，其特征在于：所述单层复合结构功能层为AlCrTiN、ALCrWSiN；所述多层复合结构功能层为AlCrTiSiN、TiAlSiN。

3.一种电磁增强磁控溅射制备单层复合功能层的多元硬质涂层工艺，其特征在于：包括以下步骤：

、将待镀基体放入电磁增强磁控溅射装置中，所述电磁增强磁控溅射装置配置有四组电磁增强磁控溅射阴极，其中两组为合金A靶，两组为合金B靶，电磁增强外线圈电源为0-25V，电磁增强内线圈电源为多波形频率可调电源，装置中心装配有中心阳极；

、对镀膜机的真空室抽真空后，待到达5E-3pa以下的真空度时，在真空度1-10pa时通入氩气，转架施加200-800v的负偏压，中心阳极施加1-25V的正电压，磁控溅射阴极上装配的电磁增强外线圈电流为1-5A，转架上将会产生辉光放电，在闭合磁场及电场的影响下，其辉光放电的等离子体密度增大，可高效的对转架上的待镀工件进行清洗，其清洗时间为30-60min；

、开启合金A靶，调节合金靶功率5-20kw，氩气流量0-200sccm，氮气流量1-200sccm及转架上施加1-100V的负偏压，随后稳定沉积，中心阳极施加1-25V的正电压，磁控溅射阴极上装配的电磁增强外线圈电流为1-5A，电磁增强内线圈电流为矩形波，频率1-30Hz，线圈电压为±1-±30V，在闭合磁场的作用下沉积厚度为0-1um的打底过渡层合金A靶的氮化物；

、待打底过渡层工艺结束后，开启合金B靶，并通过调节靶功率、氮气流量为100-300sccm实现合金A、B氮化物的复合梯度层，其中合金A靶功率保持不变，合金B靶功率从1-5Kw升至5-20kw，转架上施加0-100V的负偏压，中心阳极施加1-25V的正电压，磁控溅射阴极上装配的电磁增强外线圈电流为1-5A，电磁增强内线圈电流为矩形波，频率1-30Hz，线圈电压为±1-±30V，在闭合磁场的作用下沉积厚度为1-2um的梯度复合层；随后以稳定的靶功率参数沉积厚度为1-3um的复合层；

、随后关闭合金A靶或者B靶，保留另一靶功率为5-20Kw，转架上施加0-100V的负偏压，氩气流量0-200sccm，氮气0-200sccm，中心阳极施加正1-25V的电压，磁控溅射阴极上装配的电磁增强外线圈电流为1-5A，电磁增强内线圈电流为矩形波，频率1-30Hz，线圈电压为±1-±30V，在闭合磁场的作用下沉积厚度为1-5um的合金A或合金B的氮化物层。

4.根据权利要求3所述的电磁增强磁控溅射制备单层复合功能层的多元硬质涂层工艺，其特征在于：所述的打底过渡层、复合层、覆盖层涂层的厚度比例为（0.3-0.5）：1：（0.1-0.3）。

5.根据权利要求3所述的电磁增强磁控溅射制备单层复合功能层的多元硬质涂层工艺，其特征在于：在多元涂层制备过程中，所述电磁增强外线圈处于开启状态，在合金靶A、合金靶B开启工作时，开启相应的电磁增强内线圈。