[发明专利]一种高硬度、高耐磨性的Zr-B-N/ZrO2

权利要求书

1.一种高硬度、高耐磨性的Zr-B-N/ZrO₂纳米多层复合涂层，其特征在于：该纳米多层复合涂层是由Zr-B-N调制层和ZrO₂调制层交替叠加而成，涂层调制周期为65-110nm，周期数≥8；所述Zr-B-N调制层和ZrO₂调制层的调制比为1：1～9：1。

2.根据权利要求1所述的高硬度、高耐磨性的Zr-B-N/ZrO₂纳米多层复合涂层，其特征在于：所述Zr-B-N/ZrO₂纳米多层复合涂层为包含ZrN纳米晶相、ZrO₂纳米晶相和BN非晶相的纳米复合结构，ZrN相沿(111)晶面择优生长，ZrO₂相沿(111)和(002)晶面择优生长。

3.根据权利要求1所述的高硬度、高耐磨性的Zr-B-N/ZrO₂纳米多层复合涂层，其特征在于：所述Zr-B-N/ZrO₂纳米多层复合涂层沉积在金属或硬质合金基材上，纳米多层复合涂层与基材之间为金属Zr过渡层。

4.根据权利要求1或2所述的高硬度、高耐磨性的Zr-B-N/ZrO₂纳米多层复合涂层，其特征在于：所述Zr-B-N/ZrO₂纳米多层复合涂层的硬度高于25GPa，涂层的弹性模量稳定在270～350GPa，涂层的H/E最高可达0.096。

5.根据权利要求1所述的高硬度、高耐磨性的Zr-B-N/ZrO₂纳米多层复合涂层的制备方法，其特征在于：该纳米多层复合涂层是采用高功率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合镀膜技术在基体上沉积而成，其中靶材选取金属Zr靶和ZrB₂靶；先在基体上沉积15～25min金属Zr过渡层，再沉积Zr-B-N/ZrO₂纳米多层复合涂层，沉积Zr-B-N/ZrO₂纳米多层复合涂层时：本底真空为5×10^-3Pa，沉积压强调节至0.5～0.8Pa，然后交替沉积Zr-B-N调制层和ZrO₂调制层；制备Zr-B-N调制层时，开启Zr靶和ZrB₂靶，Zr靶功率0.4～2.0kw，ZrB₂靶功率0.4～1.6kw，设置偏压为150V，占空比50％，通入Ar以及N₂/H₂混合气体；制备ZrO₂调制层时，保持偏压-150V，沉积压强为0.5～0.8Pa，开启Zr靶，Zr靶功率0.4～2.0kw，通入Ar和O₂；根据所需调制层的厚度以及调制比设置不同靶材开启时间及气体通入时间。

6.根据权利要求5所述的高硬度、高耐磨性的Zr-B-N/ZrO₂纳米多层复合涂层的制备方法，其特征在于：沉积Zr-B-N调制层时，通入Ar的流量为94sccm，通入N₂/H₂混合气体的总流量为6sccm，N₂/H₂混合气体中N₂与H₂的体积比例为9：1，气体总流量100sccm；沉积ZrO₂调制层时，通入Ar的流量为94sccm，通入O₂的流量为6sccm，气体总流量100sccm。