[发明专利]一种Cr/CrN/(Ti,Al,Si,Cr)N复合硬质涂层及其制备方法

摘要

本发明公开的Cr/CrN/(Ti,Al,Si,Cr)N复合硬质涂层的制备方法包括预处理、加热、等离子体清洗、制备Cr粘附层、制备CrN过渡层和制备(Ti,Al,Si,Cr)N耐磨层等步骤。由于本发明提供的制备方法中采用了等离子增强中频反应磁控溅射技术，因而大幅度提高了靶材的离化率，使制备的复合硬质涂层的表面纳米硬度可达到34GPa以上，膜基结合力等级为德国标准VDI3198的HF1-HF2，因此特别适合制作用于高速干式切削不锈钢、铁基高温合金、高强结构钢和耐磨铸钢刀具的涂层，且涂层工艺简单，更适合于工业化生产。

主权项

一种Cr/CrN/(Ti,Al,Si,Cr)N复合硬质涂层的制备方法，该方法的工艺步骤和条件如下：1）将刀具装入镀膜室后，先对镀膜室抽真空至少至5.0×10^‑3Pa，然后通入氩气，使镀膜室内总压强为3.0×10^‑1～4.5×10^‑1Pa，开启热阴极离子柱弧使其电流为140～180A，对刀具加热40～150min；2）在压强1.5×10^‑1～2.0×10^‑1Pa的氩气保护下，控制刀具直流偏压‑100～‑200V，脉冲偏压‑500～‑800V，然后用电流为110～160A的热阴极离子柱弧所产生的等离子体对刀具表面轰击清洗15～50min；3）在压强8.0×10^‑2～1.5×10^‑1Pa的氩气保护下，用电流为180～220A的热阴极离子柱弧加热Cr铸锭使其蒸发，并对刀具镀制5～10min使其表面上形成一层Cr粘附层，然后通入氮气，在氩气和氮气的流量比为1﹕1.5～3和3.0×10^‑1～4.5×10^‑1Pa的压强下镀制15～30min，使Cr粘附层表面形成一层CrN过渡层；4）继续按流量比为1﹕1.5～3向镀膜室内通入氩气和氮气的混合气体，使压强为3.0×10^‑1～4.5×10^‑1Pa，并将刀具直流偏压调整为‑40～‑70V，热阴极离子柱弧电流调整为100～110A，同时打开中频反应磁控溅射的控制电源，并使TiAlSiCr靶的电流保持在4.0～7.0A下镀制120～180min，使刀具的CrN过渡层表面再形成一层(Ti,Al,Si,Cr)N涂层，然后自然冷却即可。