[发明专利]一种AlCrSiCuN纳米多层涂层及其制备方法

摘要

本发明涉及一种AlCrSiCuN纳米复合刀具涂层及其制备方法，属于薄膜材料技术领域；本发明的AlCrSiCuN纳米复合刀具涂层成分如下：Al：18～29at.％Cr：19～30at.％Si：6～9at.％Cu：0～12at.％N：46～55at.％；其制备方法是采用阴极电弧离子镀技术和高功率脉冲磁控溅射技术(HIPPIMS)，在硬质合金刀具表面镀覆AlCrSiCuN纳米复合刀具涂层制备而成，该AlCrSiCuN刀具纳米复合涂层通过引入Cu元素来制备涂层，实现性能提升的目的，具有高硬度，在高温下具有低摩擦系数，高韧性，优越的干切削性能，在高速切削及表面防护领域具有重大的应用前景。

主权项

1.一种AlCrSiCuN纳米复合刀具涂层，其特征在于：由如下原子百分比含量的成分组成：Al：18～29at.％Cr：19～30at.％Si：6～9at.％Cu：0～16at.％N：46～55at.％；所述涂层的制备方法包括如下步骤：1)将经预处理后的硬质合金刀具固定在炉体内的工件架上，调节工件架转速为2.5～5rpm，抽至本体真空1×10^‑3～8×10^‑3Pa，同时打开加热器，升温到300～400℃；(2)调节氩气通入量为200～350sccm，调节真空室气压为0.3～0.8Pa，基体加负偏压600～1200V，进行辉光溅射清洗10～20min；(3)降低基体负偏压至700～900V，开启电弧离子镀Cr靶，调节靶材电流为80～150A，以Cr离子高能轰击基体3～5min，继续降低基体负偏压至500～650V，调节靶材电流为80～150A，以Cr离子高能轰击基体2～5min，以活化基体表面；(4)调节氩气通入量为50～150sccm，调节真空室气压为1～1.5Pa，基体负偏压为80～150V，打开电弧离子镀Cr靶，调节靶电流为80～150A，镀金属结合层的时间为3～10min；(5)关掉氩气，通入200～300sccm的氮气，调节真空室气压为1～1.5Pa，基体负偏压为80～150V，打开电弧离子度Cr靶，调节靶电流为80～150A，进行镀CrN打底层，镀膜时间为8～20min；(6)通入50～100sccm氩气，通入150～300sccm的氮气，调节真空室气压为1～1.5Pa，基体负偏压为80～150V，打开电弧离子镀AlCrSi靶，调节靶电流为80～150A，打开高功率脉冲磁控溅射Cu靶，调节Cu靶峰值电压为700～900V，调节Cu靶频率为150～250Hz，调节Cu靶脉冲宽度为0～100us，调节Cu靶的靶功率为0～2KW，控制镀膜时间为100～130min；完成镀膜后，刀具及涂层随炉降温至80～100℃后取出常温冷却。