[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 |
| 地址： | 200093 *** | 國省代碼： | 上海;31 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關鍵詞： | 一種 craln zro sub 納米 涂層 及其 制備 方法 | ||
技術領域
本發明涉及一種新型硬質保護涂層，特別涉及一種CrAlN/ZrO2納米多層涂層及其制備方法，主要應用在干式、高速切削加工刀具表面，從而提高刀具的壽命。?
背景技術
隨著社會的進步和科技的發展，對材料表面性能提出了越來越高的要求，不僅要求其具有較高的硬度、耐磨、耐腐蝕性能，更要求其具有較高的耐高溫性能，以滿足越來越高的工程需要。在材料表面涂覆一層硬質涂層是提高材料表面性能的一種經濟實用的有效途徑，硬質涂層作為機械功能膜的一個重要分支，在機械加工工具中應用很廣，特別是在金屬切削中占了主導地位。硬質涂層能改善材料的表面性能，減少與工件的摩擦和磨損，有效的提高材料表面硬度、韌性、耐磨性和高溫穩定性，大幅度提高涂層產品的使用壽命。它的發展適應了現代制造業對金屬切削刀具的高技術要求，引起了刀具材料和性能的巨變，可被廣泛應用于機械制造、汽車工業、紡織工業、地質鉆探、模具工業、航空航天等領域。?
多年來，三元氮化物由于具有高的硬度、耐磨性、耐蝕性、較高的抗氧化性能等優點被廣泛應用于保護性硬質涂層材料，如TiAlN、CrAlN、ZrAlN和TiSiN等，已經在提高刀具切削精度和使用壽命上取得了較好的效果。然而，隨著目前切削技術逐漸向高速切削和干式切削方向發展，對涂層材料的硬度、抗氧化性能、熱穩定性等性能提出了更高的要求。傳統的單層涂層已逐漸不能滿足現代切削技術的要求，因此迫切需要開發新型的保護性涂層材料。隨著納米科學?與技術的發展，納米多層涂層成為硬質涂層材料的重要發展方向。所謂多層涂層是由兩種或兩種以上成分或結構不同的材料在垂直于涂層表面方向上相互交替生長而形成的二維多層材料，對于兩種不同結構或組成的多層涂層，每相鄰兩層形成一個基本單元，其厚度稱為調制周期，通常將調制周期小于100nm的多層涂層成為納米多層涂層，研究表明，當調制周期為特定的厚度時，納米多層涂層將呈現硬度異常升高的“超硬效應”，使納米多層涂層具有高的力學性能。另外，作為一種二維復合材料，納米多層涂層可以充分利用每種材料的優點，使其的綜合性能得到提升。因此，納米多層涂層是新型保護型硬質涂層的重要發展方向。?
通過查文獻得知，納米多層涂層目前已經通過多種方法成功制得，取得不少有益的成果，如CrN/TiN、TiN/SiNx、CrAlN/SiO2等。通過查詢，檢索到如下有關制備納米多層涂層的中國專利：?
申請號為CN200610029132的專利涉及了一種反應磁控濺射TiN/SiO2硬質納米多層涂層的制備方法，屬于工模具涂層制備技術領域，采用多靶磁控濺射涂層制備設備，在低氣壓的Ar和N2混合氣氛中，由獨立的射頻陰極分別控制金屬Ti靶和化合物SiO2靶，通過基體在兩靶前產生的等離子體中交替停留形成層狀結構。其中TiN層通過金屬Ti靶與N2氣反應生成，而SiO2層則由SiO2化合物靶直接濺射獲得。本發明提供的具有很高生產效率的TiN/SiO2納米多層涂層的反應磁控濺射制備技術，可以適用于高速切削和干式切削涂層的工業規模化生產的需要。?
申請號為CN201110082001的專利涉及了一種Ti-Zr/ZrN納米多層涂層刀具及其制備工藝，刀具基體材料為硬質合金或高速鋼，刀具基體表面為ZrN高硬度涂層，刀具基體與ZrN高硬度涂層之間有Ti過渡層，在Ti過渡層與表面ZrN?高硬度涂層之間為Zr和ZrN交替的多層結構。具體工藝包括前處理、離子清洗、沉積Ti過渡層、反復沉積Zr層和ZrN層、沉積表面ZrN層的步驟。Ti-Zr/ZrN納米多層涂層刀具含有高硬度ZrN涂層和韌性金屬Zr，可以保持較高硬度的同時提高涂層的韌性和與基體間的結合強度，從而提高涂層的耐磨性。然而，該工藝制備的納米多層涂層的抗高溫氧化性能仍需進一步提高。?
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