[发明专利]一种AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层及其制备方法

摘要

本发明公开的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层制备方法包括清洗、加热、刻蚀清洗、制备Ti或Cr粘附层和制备AlTiCrN/YN耐磨层。由于本发明提供的制备方法不仅采用蒸发镀膜方法在刀具基体上沉积一层Ti或Cr粘结层，且还在其上采用中频反应磁控溅射技术周期交替沉积了AlTiCrN和YN层，因而使所制备的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层组织为非柱状晶结构，组织致密，晶粒细小，不仅与刀具基体结合牢固，而且涂层具有较高的硬度和优良的抗高温氧化性能，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，易于实施，更适合于工业化生产。

主权项

一种AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层的制备方法，该方法的工艺步骤和条件如下：（1）用常规方法对刀具基体进行清洗，去除刀具表面油污和吸附物干燥之后装入镀膜室中，并抽真空至少至6.0×10^－3Pa，然后向镀膜室内通入氩气，并控制压强在2.5～4.0×10^－1Pa，开启热阴极离子柱弧使其电流为140～180A，利用其产生的电子轰击刀具基体进行加热，时间45～100min；（2）在压强为1.5～2.5×10^－1Pa的氩气气氛保护下，控制刀具直流偏压－100～－200V，脉冲偏压－200～－500V，利用等离子区离化的氩离子对刀具基体进行刻蚀清洗，清洗时间15～60min；（3）在压强为1.0～1.5×10^－1Pa的氩气气氛下，将热阴极离子柱弧的电流调至180～230A对坩埚进行加热，使坩埚内的纯Ti或者纯Cr金属融化并蒸发，对刀具基体镀制5～10min，使其表面沉积一层Ti或Cr粘结层；（4）通入氮气使压强为3.0～4.5×10^－1Pa，氮氩分压比为0.25～0.5，同时将热阴极离子柱弧的电流调至100～150A，并利用中频反应磁控溅射的方法对在镀膜室内壁交错均布的两个AlTiCr合金靶和两个Y靶溅射，在刀具基体随刀具架自转和绕镀膜室轴心公转过程中，于Ti或Cr粘结层上连续交替镀制150～300min，形成交错的AlTiCrN和YN纳米层，镀膜时关闭脉冲偏压，刀具基体直流偏压为－30～－60V，AlTiCr合金靶和Y靶的溅射功率分别为3.0～5.0kw和1.0～2.0kw，镀膜完毕后，自然冷却即可。