[发明专利]一种复合超硬强韧涂层材料以及制备方法

权利要求书

1.一种复合超硬强韧涂层材料，其特征在于：所述复合超硬强韧涂层材料由基层表面由内到外分别为结合层、过渡层、硬化层、支撑层以及超强韧耐高温耐磨层。

2.根据权利要求1所述的一种复合超硬强韧涂层材料，其特征在于：所述复合超硬强韧涂层总厚度为2—14微米，其中结合层厚度为10—190纳米，过渡层厚度为20-350纳米，硬化层厚度为150-1400纳米，支撑层厚度为300-1600纳米，耐高温强韧耐磨层厚度为0.3-11微米。

3.根据权利要求1所述的一种复合超硬强韧涂层材料制备方法，其特征在于：采用基体偏压与弧光离子源对对经过化学清洗的基体进行等离子刻蚀清洗，然后采用电弧离子镀方法依次沉积结合层、过渡层、硬化层、支撑层以及超强韧耐高温耐磨层，步骤如下：

S1.基体清洗：将基体抛光处理，然后先后用丙酮、酒精超声清洗15～25min，再用氮气吹干后装入真空室内。

S2.Ar和金属离子轰击：打开加热器升温至300～500℃，将真空室抽真空至真空度1.2～8.5×10-3Pa；然后通入250～350sccm的Ar气，设置工件支架偏压-850～-1100V，对腔体进行辉光清洗，轰击时间10～20min；再将偏压降至-650～-850V，点燃AlTi靶，靶材电流65～155A，用高能AlTi金属阳离子轰击基体5～15min，活化金属基体表面以提高膜-基结合力。

S3.在基体表面等离子体气相沉积结合层，沉积条件为：在100－500℃、氩气环境下，对经过化学清洗的基体经过弧光等离子体刻蚀后，在0.01-0.21Pa，－800V到-1000V条件下沉积10-190纳米厚度的结合层。

S4.在上步得到的结合层上等离子体气相沉积过渡层，沉积条件为：在0.11-2.4Pa，－15V到－300V条件沉积20-350纳米厚的过渡层。

S5.在上步得到的过渡层上等离子体气相沉积硬化层，沉积条件为：在0.4-9Pa气压，－60V到－300V偏压条件下沉积150-1400纳米厚度的硬化层。

S6.在上步得到的硬化层上等离子体气相沉积支撑层，沉积条件为：在0.4-9Pa气压，－60V到－300V偏压条件下沉积300-1600纳米厚度的支撑层。

S7.在上步得到的支撑层上等离子体气相沉积超强韧耐高温耐磨层，沉积条件为：在0.6-11Pa气压，－15V到－300V偏压条件下沉积0.3-11微米厚度的耐高温强韧耐磨层。

S8.关闭电弧电源，待真空室温度降至室温，打开真空室取出基体，在基体表面形成的涂层，即为复合超硬强韧涂层。

4.根据权利要求1所述的一种复合超硬强韧涂层材料，其特征在于：所述复合超硬强韧涂层总厚度始终控制在2-14微米。

5.根据权利要求3所述的一种复合超硬强韧涂层材料，其特征在于：步骤S2-S7中所述AlTi靶的各元素原子百分比分别为Al：30～75at.％，Ti：25～55at.％。

6.根据权利要求3所述的一种复合超硬强韧涂层材料，其特征在于：所述步骤S1中所述基体为基体为硬质合金、不锈钢、高速钢、碳钢或模。