[发明专利]搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层及制备方法

权利要求书

1.搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层，其特征在于包括依次附着在搅拌摩擦焊头以外的结合层、过渡层、支撑层和自润滑层，所述的结合层为电弧离子镀方法高能轰击制备的AlCrSiN纳米晶-非晶层，所述的AlCrSiN纳米晶-非晶层包括AlCrN纳米晶和SiNx非晶层，所述的过渡层为AlCrSiCN过渡金属氮碳化物纳米晶-非晶陶瓷层，所述的支撑层为AlCrSiCN/CrCN纳米多层，所述的自润滑层为AlCrSiCx/CrCx纳米多层，所述的AlCrSiCx/CrCx纳米多层包括AlCrSiCx单层和CrCx单层，SiNx非晶层、AlCrSiCx单层和CrCx单层中的x大于等于1且小于等于3。

2.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层，其特征在于所述的结合层的AlCrN纳米晶的直径为3-20纳米，所述的结合层的SiNx非晶层的厚度为1-10纳米，所述的结合层的涂层厚度为50-1000纳米。

3.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层，其特征在于所述的过渡层的AlCrCN纳米晶的直径为5-25纳米，所述的过渡层的SiCN非晶层的厚度为1-5纳米，所述的过渡层的涂层厚度为500-1500纳米。

4.根据权利要求1所述的搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层，其特征在于所述的支撑层由AlCrSiCN单层和CrCN单层交替形成，所述的AlCrSiCN单层厚为3-15纳米，所述的CrCN单层厚度为5-20纳米，所述的支撑层的调制周期为8-35纳米，所述的支撑层的涂层厚度为200-2000纳米。

5.根据权利要求2所述的搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层，其特征在于所述的自润滑层由AlCrSiCx单层和CrCx单层交替形成，所述的AlCrSiCx单层厚为2-20纳米，所述的CrCx单层厚度为5-25纳米，所述的自润滑层的调制周期为7-45纳米，所述的自润滑层的涂层厚度为200-2000纳米。

6.根据权利要求5所述的搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层，其特征在于总涂层厚度为950-6500纳米。

7.搅拌摩擦焊头，其特征在于包括搅拌摩擦焊头基体及权利要求1-6任一所述的搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层，所述的搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层附着在所述的搅拌摩擦焊头基体的外表面上。

8.搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤：

S1：在100-300℃，在氩气和氢气环境中，对搅拌摩擦焊头进行等离子刻蚀；

S2：在2-5Pa，50-200V条件下沉积AlCrSiN纳米晶-非晶层；

S3：在1-6Pa，50-200V条件下沉积AlCrSiCN过渡金属氮碳化物纳米晶-非晶陶瓷层；

S4：在0.4-1Pa，100-250V条件下沉积AlCrSiCN/CrCN纳米多层；

S5：在1.5-4Pa，150-250V条件下沉积AlCrSiCx/CrCx纳米多层；

S6： 制备结束后自然冷却，得到搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层。

9.根据权利要求8所述的搅拌摩擦焊头用超硬自润滑纳米复合涂层的制备方法，其特征在于采用电弧离子镀设备制备，所述的电弧离子镀设备包括由炉壁围成的真空室，所述的真空室内设有工件架，所述的搅拌摩擦焊头安装在所述的工件架上，所述的真空室的一侧设有刻蚀靶，所述的刻蚀靶内侧设有一挡板，以防止刻蚀靶上的材料蒸发到搅拌摩擦焊头上。