[发明专利]一种AlTiON热作模具钢复合梯度涂层及其制备方法

摘要

本发明提供一种AlTiON热作模具钢复合梯度涂层及其制备方法，该涂层制作过程分成连续的五个阶段：第一阶段在热作模具钢基体上沉积粘结层CrN薄膜；第二阶段在CrN粘结层基础上周期交替沉积CrN/AlTiN支撑层；第三阶段向炉腔内同时通入O₂和N₂并使通入O₂流量线性上升，N₂流量线性下降，保持腔体压力不变制作AlTiON梯度层；第四阶段保持N₂和O₂流量不变制作AlTiON功能层；第五阶段CrN/AlTiN/AlTiON复合梯度层在真空腔体内高温原位退火。该AlTiON梯度涂层与基体间的结合力大，具有高韧性、低内应力，高硬度，高耐磨性，同时兼具高温抗氧化和抗热疲劳性。

主权项

1.一种AlTiON热作模具钢复合梯度涂层，其特征在于，基片表面与AlTiON功能层之间依次沉积有粘结层CrN，支撑层CrN/AlTiN，梯度层AlTiON，其中支撑层CrN/AlTiN由CrN、AlTiN交替沉积制作；所述复合梯度涂层由离子弧PVD沉积制备，包括如下具体步骤：步骤1：将清洗干净的基片固定在镀膜室的载具上，载具转速控制在2~8 r/min，腔体温度控制在200~450℃，腔体室内通入Ar气200~320SCCM，真空室压强为0.3~2 Pa，基片加600~800V负偏压，Cr靶电流控制在50~120A，对基片进行辉光放电清洗10~20 min；调整基片所加负偏压至50~200V，Cr靶电流调整为50~90A，关掉Ar气阀同时打开N2气流量阀至250~350 SCCM，调整真空室压力为1~3Pa沉积CrN粘结层4~10 min；步骤2： 调整N2气流量至380~450SCCM，Cr靶电流调整为60~110A， AlTi靶电流调整为55~115A，交替沉积支撑层CrN/AlTiN 30~60 min；步骤3：关闭Cr靶电流，向腔体内通入O2和N2气，保持AlTi靶电流55~115A不变，腔体温度控制在200~450℃，随着涂层进行N2气流量从380~450SCCM匀速下降至340~410 SCCM，O2气流量从0 SCCM匀速上升到25~35 SCCM，沉积AlTiON梯度层15~25 min；步骤4：继续向腔体通入O2和N2气，保持在步骤3收尾阶段N2和O2气流量不变，AlTi靶电流不变，沉积功能层AlTiON 15~30min；步骤5：停止镀膜，腔体真空度调整为4×10‑3 Pa，基片温度加热至650~850℃，保温3~5h 高温原位退火。