[发明专利]一种AlCrTiSiCN涂层结构及其制备方法

摘要

本发明公开了一种AlCrTiSiCN涂层结构及其制备方法，其包括基体、Al‑Cr‑Ti合金过渡层和AlCrTiSiCN涂层，Al‑Cr‑Ti合金过渡层与基体结合，AlCrTiSiCN涂层与Al‑Cr‑Ti合金过渡层结合，所述AlCrTiSiCN涂层形成了以非晶相Si₃N₄包裹着AlN、TiN、CrN、Al₈SiC₇、Cr₂N_0.39C_0.16等纳米晶相的纳米复合结构涂层。纳米复合AlCrTiSiCN涂层化学性能稳定，不与常见的化学腐蚀介质反应。涂层中非晶相可有效阻挡微裂纹的萌生与扩展，极大地提高了涂层韧性。AlCrTiSiCN涂层具有较高的硬度和韧性，耐磨性能好。AlCrTiSiCN涂层厚度均匀且结构致密，与基体具有良好的结合强度。

主权项

1.一种AlCrTiSiCN涂层结构的制备方法，其特征在于：AlCrTiSiCN涂层结构包括基体、Al‑Cr‑Ti合金过渡层和AlCrTiSiCN涂层，Al‑Cr‑Ti合金过渡层与基体结合，AlCrTiSiCN涂层与Al‑Cr‑Ti合金过渡层结合，所述AlCrTiSiCN涂层形成了以非晶相Si3N4包裹着AlN、TiN、CrN、Al8SiC7、Cr2N0.39C0.16纳米晶相的纳米复合结构涂层；所述AlCrTiSiCN涂层结构的制备方法如下：先将真空室的本底真空抽至4.0×10‑3Pa，预热至500℃，施加‑800V直流偏压，向真空室内通入氩气流量为150sccm，对基体表面进行辉光放电清洗，工作压强保持在2.4Pa，放电清洗10min；之后调低氩气流量至70sccm，工作压强降为0.8Pa，同时开启AlCr靶和AlTi靶电源，AlCr靶中的Cr原子占30％，Al原子占70％；AlTi靶中的Ti原子占30％，Al原子占70％，AlCr靶和AlTi靶平均输出功率和靶电流均为1.0kW和75A，再用离子轰击清洗5min；然后降低偏压至‑50V，沉积Al‑Cr‑Ti合金过渡层10min，两靶材表面距离基片均为290mm，沉积温度500℃；随后通入反应气体N2和C2H2，将氩气、氮气和乙炔的流量分别调至40sccm、220sccm、40sccm，再开启Si靶，Si靶输出功率和靶电流分别为0.9kW、65A，调节工作压强维持在1.2Pa，沉积温度仍保持为500℃，开始沉积Al‑Cr‑Ti‑Si‑C‑N涂层。