[发明专利]一种具有超高硬度的多元纳米复合结构涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种具有超高硬度的多元纳米复合结构涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

第一步，首先将Substrate材料依次在粗、细氮化硼上进行打磨，打磨至Substrate上没有划痕，然后在抛光布上进行抛光处理；

第二步，接着将Substrate放入超声波清洗机，依次用丙酮、无水乙醇和去离子水分别进行超声波清洗；

第三步，而后将清洗后的Substrate放置到真空室中，并将真空室的真空抽至6乘以10的负三次方Pa后，开启烘烤加热电源，对腔体进行加热处理；

第四步，在加热达到一定的温度后，通入氨气，并将真空度调节至2到3Pa之间，开启公转，然后接通工件偏压电源对Substrate进行轰击净化；

第五步，再接着向内部添加进Si元素并通入氩气和高纯氮气，再设置真空度为0.8到1.6Pa，并开启TiSiN多弧靶，施加脉冲偏压，在Substrate的表面上制得TiAlSiN涂层，然后将真空度调至3乘以10的负一次方Pa，将工件偏压调至500V；

第六步，最后将真空室内的温度冷却至室温，并将Substrate出炉。

2.根据权利要求1所述的一种具有超高硬度的多元纳米复合结构涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤一中的Substrate的表面层为Cr过镀层，在Cr过渡层上通过电弧离子镀的方式沉积AlTiN层和TiSiN层使其形成纳米复合AlTiSiN涂层，所述Cr过渡层的上层为AlTiN过渡底层，所述AlTiN过渡底层的上层为TiAlSiN涂层，所述Substrate为金属或硬质合金。

3.根据权利要求2所述的一种具有超高硬度的多元纳米复合结构涂层及其制备方法，其特征在于：所述AlTiSiN纳米复合结构涂层中的Si含量将控制在5到10at.％之间。

4.根据权利要求2所述的一种具有超高硬度的多元纳米复合结构涂层及其制备方法，其特征在于：所述AlTiN层和TiSiN层双靶复合沉积涂层中Ti与Si的比例为85atom％：16atom％。

5.根据权利要求2所述的一种具有超高硬度的多元纳米复合结构涂层及其制备方法，其特征在于：所述TiSiN层的厚度为2.6nm，所述AlTiN层的厚度为9.0nm。

6.根据权利要求2所述的一种具有超高硬度的多元纳米复合结构涂层及其制备方法，其特征在于：所述AlTiSiN多元纳米复合结构涂层的总厚度为2.624μm。

7.根据权利要求1所述的一种具有超高硬度的多元纳米复合结构涂层及其制备方法，其特征在于：所述步骤二中将Substrate以80W至100W进行超声波清洗并使得清洗时间在15分钟至25分钟之内。

8.根据权利要求1所述的一种具有超高硬度的多元纳米复合结构涂层及其制备方法，其特征在于：所述步骤三中将腔体内的温度加热至150℃以上。

9.根据权利要求1所述的一种具有超高硬度的多元纳米复合结构涂层及其制备方法，其特征在于：所述步骤四中将工件偏压电源的电源调至800V到1000V，使得占空比为65％的脉冲偏压，轰击时间保持在10分钟到20分钟之间，其中氨气的气体流量为170sccm至230sccm。

10.根据权利要求1所述的一种具有超高硬度的多元纳米复合结构涂层及其制备方法，其特征在于：所述步骤五中工件自转速度为15r/min，公转速度为5r/min，氩气流量为65sccm，高纯氧气流量为90sccm，弧电流为100A，脉冲偏压为260W，真空比为55％，沉积时间为50/min至1.2/h。