[發明專利]一種CrAlN/ZrO2納米涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201210510010.0
• 申請日: 2012-12-02
• 公開（公告）號: CN103305789A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 李偉;劉平;趙永生;馬鳳倉;劉新寬;陳小紅;何代華
• 申請（專利權）人: 上海理工大學
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/34
• 代理公司: 上海德昭知識產權代理有限公司 31204
• 代理人: 郁旦蓉

1.一種CrAlN/ZrO₂納米涂層，其特征在于：所述納米涂層由至少一層CrAlN單層和ZrO₂單層組成，各CrAlN層和ZrO₂層交替沉積在基體上,基體為金屬、硬質合金、陶瓷或塑料。

2.根據權利要求1所述的一種CrAlN/ZrO₂納米涂層，其特征在于：所述CrAlN單層的厚度約為5.0nm，所述ZrO₂單層的厚度為0.4～1.4nm，所述CrAlN/ZrO₂納米涂層總厚度約為2.0-4.0μm。

3.根據權利要求1所述的一種CrAlN/ZrO₂納米涂層，其特征在于：所述ZrO₂層厚度為0.4～1.0nm時，ZrO₂層被CrAlN層的模板作用下強制轉化為面心立方結構。

4.一種高硬度和高抗氧化性CrAlN/ZrO₂納米涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

（1）、清洗基體

首先將經拋光處理后的基體送入超聲波清洗機，在分析純的無水酒精和丙酮中利用15～30kHz超聲波進行清洗5～10min；然后進行離子清洗，即將基體裝進真空室，抽真空到6×10^-4Pa后通入Ar氣，維持真空度在2～4Pa，用中頻對基體進行為時30min的離子轟擊，功率為80～100W；

（2）、交替濺射CrAlN層和ZrO₂層

將基體置入多靶磁控濺射儀并交替停留在CrAl靶和ZrO₂靶之前，通過濺射獲得由CrAlN層和ZrO₂層交替疊加的納米量級涂層，過程中調整靶功率和沉積時間以控制每一涂層的厚度，最終得本發明一種高硬度高彈性模量CrAlN/ZrO₂納米涂層。

5.如權利要求4所述的一種高硬度高彈性模量CrAlN/ZrO₂納米涂層的制備方法，其特征在于，在步驟（2）中，采用CrAl（50atom%:50atom%）合金靶和ZrO₂靶（99.99%），直徑為75mm。

6.如權利要求4所述的一種高硬度高彈性模量CrAlN/ZrO₂納米涂層的制備方法，其特征在于，在步驟（2）中，Ar氣流為10～50sccm，N₂氣流量為5～20sccm。

7.如權利要求4所述的一種高硬度高彈性模量CrAlN/ZrO₂納米涂層的制備方法，其特征在于，在步驟（2）中，CrAl層濺射功率120W，時間10s，ZrO₂層濺射功率80W，時間4～12s。

8.如權利要求4所述的一種高硬度高彈性模量CrAlN/ZrO₂納米涂層的制備方法，其特征在于，在步驟（2）中，靶基距為3～7cm。

9.如權利要求4所述的一種高硬度高彈性模量CrAlN/ZrO₂納米多層涂層的制備方法，其特征在于，在步驟（2）中，總氣壓范圍0.2～0.4Pa。

10.如權利要求4所述的一種高硬度高彈性模量CrAlN/ZrO₂納米多層涂層的制備方法，其特征在于，在步驟（2）中，基體溫度為300℃。