[發明專利]一種用于高溫服役的納米多層涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 201710826833.7
• 申請日: 2017-09-14
• 公開（公告）號: CN107815643A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 馮利民;李偉
• 申請（專利權）人: 上海新弧源涂層技術有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 上海申匯專利代理有限公司31001
• 代理人: 吳寶根

1.一種用于高溫服役的納米多層涂層，其特征在于：包括一個CrN過渡層，所述的CrN過渡層上沉積有CrAlTiN層，在所述的CrAlTiN層上再沉積有TiSiN層，所述的TiSiN層和CrAlTiN層交替沉積，所述的納米涂層的總厚度為2.0-5.0μm。

2.如權利要求1所述的一種用于高溫服役的納米多層涂層，其特征在于:所述的CrN過渡層沉積在基體上，所述基體為金屬、硬質合金或陶瓷。

3.如權利要求2所述的一種用于高溫服役的納米多層涂層，其特征在于:任意一層TiSiN的厚度為5.0nm，任意一層CrAlTiN的厚度為0.5～1.5nm。

4.如權利要求2所述的一種用于高溫服役的納米多層涂層，其特征在于:當所述CrAlTiN層厚度小于1.5nm時，CrAlTiN層在TiSiN層的作用下與其保持共格外延生長結構。

5.權利要求1所述的一種用于高溫服役的納米多層涂層的制備方法，其特征在于包括如下步驟：

1)一個清洗基體的步驟；

首先將經拋光處理后的基體送入超聲波清洗機，在無水酒精和丙酮中利用15～30kHz超聲波進行清洗10～15min；然后進行離子清洗，然后將基體裝進真空室，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20～40min的離子轟擊，功率為80-100W；

2)一個濺射CrN過渡層的步驟；

將基體置入多靶磁控濺射儀，停留在Cr靶之前，通過反應濺射獲得CrN過渡層，工藝為直流濺射功率為120W，氣壓為0.4Pa，Ar氣流量：32sccm，N₂氣流量：10sccm；

3)一個交替濺射CrAlTiN層和TiSiN層的步驟；

將基體置入多靶磁控濺射儀并交替停留在CrAlTi合金靶和TiSi復合靶之前，在CrAlTi合金靶中，Cr、Al和Ti的原子比為30％:60％:10％，在TiSi復合靶中，Ti和Si的原子比84％:16％，通過濺射，先沉積有CrAlTiN層，在所述的CrAlTiN層上再沉積有TiSiN，通過濺射獲得由至少兩個的CrAlTiN層和由至少兩個的TiSiN層交替疊加的納米量級多層涂層，調整靶功率和沉積時間，獲得用于高溫服役的納米多層涂層。

6.如權利要求5所述的一種用于高溫服役的納米多層涂層的制備方法，其特征在于：步驟2)中所述通過多靶磁控濺射儀濺射過程的工藝控制參數為：

采用CrAlTi合金靶和TiSi復合靶的直徑為75mm；Ar氣流量：30-50sccm，N₂氣流量：10-30sccm；

CrAlTi層直流濺射功率120W，時間2-10s；

TiSiN層射頻濺射功率300W，時間18s；

靶基距70mm；

總氣壓范圍0.2-0.6Pa；

基體溫度為100-300℃。