[发明专利]一种自组装纳米氧氮化物涂层及其制备方法和应用

摘要

本发明公开一种自组装纳米氧氮化物涂层的制备方法，采用传统PVD技术制备，根据靶材不同距离范围内等离子体能量和密度分布不同的现象，通过调整样品转架自转及公转速度，改变样品在不同等离子体区域停留的时间，从而制备自组装纳米多层氧氮化物涂层。该涂层包括富氧层和富氮层，富氧层和富氮层交替沉积在基体上，涂层成分为Al：20～35at.％，Cr:10～25at.％，Si：0～15at.％，O：5～50at.％，N：10～50at.％。本发明的制备工艺简单，成本低廉，适应性好，兼顾氮化物以及氧化物涂层的优势，有很大的应用推广潜力。

主权项

1.一种自组装纳米氧氮化物涂层的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：S1.金属基体清洗：将基体抛光处理，然后先后用丙酮、酒精超声清洗10～20min，再用氮气吹干后装入真空室内；S2.Ar和金属离子轰击：将靶材Cr靶和AlCrSi靶安装进设备，打开加热器升温至300～500℃，将真空室抽真空至真空度1.0～8.0×10^‑3Pa；然后通入200～300sccm的Ar气，设置工件支架偏压‑800～‑1000V，对基体表面进行溅射清洗，轰击时间10～20min；再将偏压降至‑600～‑800V，点燃Cr靶，靶材电流60～150A，用高能Cr离子轰击基体3～15min，活化金属基体表面以提高膜‑基结合力；S3.沉积纳米多层涂层：通入O₂和N₂，调节样品转架自转速度和公转速度，控制气压在1.0～3.0Pa，点燃AlCrSi靶，靶材电流60～150A，偏压‑60～‑200V，沉积时间0.5～2h；S4.关闭电弧电源，待真空室温度降至室温，打开真空室取出基体，在基体表面形成的涂层，即为自组装纳米氧氮化物涂层；所述自组装纳米氧氮化物涂层包括富氧层和富氮层，所述富氧层和富氮层交替沉积在基体上；所述自组装纳米氧氮化物涂层的成分为Al：20～35at.％，Cr：10～25at.％，Si：0～15at.％，O：5～50at.％，N：10～50at.％；所述自组装纳米氧氮化物涂层的总厚度为2～10μm，所述富氧层的单层厚度为2～20nm，所述富氮层的单层厚度为5～100nm。