[发明专利]高硬度CrAlSiN纳米复合结构保护性涂层及其制备方法

摘要

一种高硬度CrAlSiN纳米复合结构保护性涂层及其制备方法，制备包括如下步骤(1)基体清洗，然后进行离子清洗；(2)CrN过渡层制备将步骤(1)处理后的基体送到溅射室进行沉积CrN过渡层，Cr靶材由直流阴极控制，沉积200－300nm的CrN过渡层；(3)CrAlSiN层制备CrAlSi复合靶材由射频阴极控制，在CrN过渡层表面沉积2～4μm的CrAlSiN纳米复合涂层。本发明所述涂层不但具有高硬度43.6GPa，而且具有优良的抗高温氧化性和耐腐蚀能力，可作为高速、干式切削的刀具和其他领域承受高载荷装备的保护涂层，所述制备方法具有工艺简单、沉积速度快、成本低、结合强度高等特点，并且具有生产效率高、能耗低、对设备要求较低等优点。

主权项

一种高硬度CrAlSiN纳米复合结构保护性涂层的制备方法，该保护性涂层沉积覆盖在基体上，由CrAlN基体相和Si3N4界面相组成，并且在所述保护性涂层内部形成Si3N4界面相包裹CrAlN纳米等轴晶粒的纳米复合结构，其特征在于，所述制备方法包括如下制备步骤：(1)基体清洗将经打磨镜面抛光处理后的基体在无水乙醇和丙酮中利用超声波清洗5～10min；然后进行离子清洗：将所述基体装进进样室，抽真空后开Ar气，维持真空度在2‑4Pa，采用射频电源对所述基体进行30min的离子轰击，功率为80～100W；(2)CrN过渡层制备将经步骤(1)处理后的基体送到溅射室进行沉积CrN过渡层，Cr靶材由直流阴极控制，用直流电源沉积3～6min，得到200～300nm的CrN过渡层；(3)CrAlSiN层制备利用CrAlSi复合靶材在真空室内进行沉积CrAlSiN层，真空室的本底真空度优于5×10‑3Pa，CrAlSi复合靶材由射频阴极控制，溅射气氛采用Ar与N2的混合气体，溅射功率为280～400W，溅射时间为90～140min，靶基距为5cm，沉积得到2～4μm的CrAlSiN纳米复合结构保护性涂层。