[发明专利]高硬度、高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层及其制备方法有效

专利信息
申请号: 202211170761.2 申请日: 2022-09-23
公开(公告)号: CN115505886B 公开(公告)日: 2023-10-24
发明(设计)人: 王铁钢;朱建博;张蕊;刘艳梅;徐远剑 申请(专利权)人: 天津职业技术师范大学(中国职业培训指导教师进修中心);恩盛德(天津)精密工具股份有限公司
主分类号: C23C14/35 分类号: C23C14/35;C23C28/00;C23C14/06
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地址: 300222 天*** 国省代码: 天津;12
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摘要:
搜索关键词: 硬度 耐磨性 alcrsin alcrmosin 纳米 多层 复合 涂层 及其 制备 方法
【权利要求书】:

1.一种高硬度、高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层,其特征在于:该纳米多层复合涂层是由AlCrSiN调制层和AlCrMoSiN调制层交替叠加而成,涂层调制周期为55~175nm,周期数≥8;所述AlCrSiN调制层和AlCrMoSiN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AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层,其特征在于:所述AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层为包含AlN晶相、CrN晶相和Mo2N晶相的纳米复合结构,AlN相沿(111)晶面择优生长,CrN晶相和Mo2N晶相沿(200)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AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层,其特征在于:所述AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层沉积在金属或硬质合金(硬质合金基片、不锈钢片或硅片)基材上,纳米多层复合涂层与基材之间为CrN过渡层。

4.根据权利要求1或2所述的高硬度、高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层,其特征在于:所述AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层的硬度高于19GPa,涂层的弹性模量稳定在280~360GPa,涂层的H/E最高可达0.092。

5.根据权利要求1所述的高硬度、高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN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AlCrSi靶和CrMo靶;先在基体上沉积15~20min金属化合物CrN过渡层,再沉积AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层,沉积AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层时:本底真空为6×10-3Pa以上,沉积压强调节至1.5~1.6Pa,然后交替沉积AlCrSiN调制层和AlCrMoSiN调制层;制备AlCrSiN调制层时,开启AlCrSi靶,AlCrSi靶功率1.1~1.2kW,设置偏压为-120~-150V(占空比50%),通入Ar和N2;制备AlCrMoSiN调制层时,保持偏压-120~-150V,沉积压强为1.5~1.6Pa,开启AlCrSi靶、CrMo靶,AlCrSi靶功率1.1~1.2kW,CrMo靶功率0.3~0.4kW,通入Ar和N2;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AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层的制备方法,其特征在于:沉积AlCrSiN调制层时,通入Ar的流量为200~210sccm,通入N2流量为40~50sccm,气体总流量250sccm;沉积AlCrMoSiN调制层时,通入Ar的流量为200~210sccm,通入N2的流量为40~50sccm,气体总流量250sccm。

7.根据权利要求5或6所述的高硬度、高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层的制备方法,其特征在于:该工艺具体包括如下步骤:

(1)将清洗后的基体固定于镀膜室内旋转架上,将真空度抽至6×10-3Pa以上;AlCrSi靶与高功率脉冲磁控溅射电源连接,CrMo靶与脉冲直流磁控溅射电源连接;Cr靶为电弧靶;

(2)对基体依次进行辉光放电清洗和离子轰击清洗;

(3)沉积CrN过渡层,以提高工作层与基体的结合强度;

(4)沉积AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层。

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