[发明专利]一种抗冲击高硬度涂层和制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种抗冲击高硬度涂层和制备方法及应用，涉及新型薄膜材料领域。涂层包括高熵合金层、二元合金层以及三元或四元氮化物层，高熵合金层包括FeMnCrCo层和/或(FeMnCrCo)_1‑x1C_x1梯度层；二元合金层包括TiAl层或CrAl层以及(TiAl)_1‑x2N_x2梯度层或(CrAl)_1‑x2(CN)_x2梯度层；三元或四元氮化物层为TiAlN层、CrAlN层、(CrAlSi)_1‑X3N_X3层或(TiAlSi)_1‑X3N_X3层。本申请涂层界面的高韧度可以抑制裂纹萌生，二元合金层起缓冲作用，有效抑制裂纹的扩展，同时结合底层效果，使涂层整体达到高韧度、高强度、高硬度、抗剥落的性能。

技术领域

本发明涉及新型薄膜材料领域，尤其涉及一种抗冲击高硬度涂层和制备方法及应用。

背景技术

硬质涂层的应用领域越来越广泛，具统计85％以上的刀具使用硬质涂层，在高速高精加工领域更是100％采用了硬质涂层，运动器材领域也广泛使用硬质涂层来提高器件的质感、耐用度。当切削刀具高速断续加工、运动器材用力击打时硬质涂层的剥落成为其主要的失效方式，因此在保证涂层高硬、耐磨的前提下，如何提高硬质涂层的自身韧性、抗冲击能力成为诸多应用领域的迫切需求。

众所周知，当涂层受到强烈冲击或击打时，裂纹的萌生与扩展是导致涂层剥落的本质问题。按照Hertz等理论，冲击/击打时最大拉应力或剪切应力发生在亚表层及击打点一定距离的表面处，对于绝大多数的硬质涂层而言即是界面。因此界面的高强度、高韧性是抑制裂纹萌生的关键，与控制裂纹扩展具有同等重要的地位。

发明内容

本发明提供了一种抗冲击高硬度涂层和制备方法及应用，以解决目前合金涂层强度较低、韧性不足的技术问题，提供兼具高附着力、高韧性、高强度和高硬度的涂层。

为了解决上述技术问题，本发明目的之一提供了一种抗冲击高硬度涂层，包括依次涂附于工件的高熵合金层、二元合金层以及三元氮化物层或四元氮化物层，所述高熵合金层包括FeMnCrCo层和/或(FeMnCrCo)_1-x1C_x1梯度层；所述二元合金层包括靠近工件的纯二元合金层和远离工件的梯度二元合金层，所述纯二元合金层为TiAl层或CrAl层，所述梯度二元合金层为(TiAl)_1-x2N_x2梯度层或(CrAl)_1-x2(CN)_x2梯度层；所述三元氮化物层为(TiAl)_1-X3N_X3层或(CrAl)_1-X3N_X3层，所述四元氮化物层为(CrAlSi)_1-X3N_X3层或(TiAlSi)_1-X3N_X3层。

作为优选方案，所述FeMnCrCo层和(FeMnCrCo)_1-x1C_x1梯度层中合金元素FeMnCrCo包括40at％Fe、40at％Mn、10at％Cr和10at％Co，其中0X1≤0.05。

作为优选方案，所述TiAl层和(TiAl)_1-x2N_x2梯度层中的合金元素TiAl包括60at％-70at％Ti和30at％-40at％Al；所述CrAl层和(CrAl)_1-x2(CN)_x2梯度层中的合金元素CrAl包括50at％Cr和50at％Al，其中0X2≤0.5。