[發明專利]一種AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層的制備工藝

在審

• 申請號: 201910993165.6
• 申請日: 2019-10-18
• 公開（公告）號: CN110578122A
• 公開（公告）日: 2019-12-17
• 發明（設計）人: 王鐵鋼;侯翔;劉艷梅;閻兵;曹鳳婷;朱強
• 申請（專利權）人: 天津職業技術師范大學(中國職業培訓指導教師進修中心)
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/06;C23C14/02
• 代理公司: 暫無信息
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1.一種AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層的制備工藝，其特征在于：該工藝是采用電弧離子鍍膜技術在基體上沉積AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層，靶材選擇純金屬Ti靶、AlTi合金靶和AlTiSi合金靶；沉積AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層時，先開啟Ti靶，然后交替開啟AlTi靶和AlTiSi靶沉積相應的AlTiN層和AlTiSiN層，并控制沉積AlTiN層和AlTiSiN層時的沉積壓強、通入氣體的流量以及各個靶的弧流參數，從而在基體上制備出AlTiN層和AlTiSiN層相互交替疊加的AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層。

2.根據權利要求1所述的AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層的制備工藝，其特征在于：沉積AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層時，弧流均設置為40～100A；開啟AlTi靶沉積AlTiN涂層時，設置偏壓60～150V(占空比50％～90％)，通入氬氣和氮氣使沉積壓強調節至0.5～2Pa；開啟AlTiSi靶沉積AlTiSiN涂層時，設置偏壓80～100V(占空比50％～90％)，通入氬氣和氮氣使沉積壓強調節至1～3Pa；根據所需涂層的厚度設置涂層的不同調制周期和沉積時間。

3.根據權利要求2所述的AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層的制備工藝，其特征在于：沉積AlTiN涂層時，通入氬氣的流量為50sccm，通入氮氣的流量為350sccm，總流量400sccm；沉積AlTiSiN涂層時，通入氬氣的流量為50sccm，通入氮氣的流量為600sccm，總流量650sccm。

4.根據權利要求3所述的AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層的制備工藝，其特征在于：該工藝具體包括如下步驟：

(1)將預處理后的基片放入鍍膜室中央轉架上，真空室氣壓控制為3×10^-3Pa以下；

(2)輝光轟擊清洗：先采用高的負偏壓輝光清洗基體10～30min，輝光清洗后開啟Ti靶，調整偏壓依次至-800V、-600V、-400V和-200V對基體表面分別進行2分鐘的轟擊清洗；

(3)沉積TiN過渡層：輝光轟擊清洗后在基體表面沉積一層厚度10～350nm的TiN過渡層以提高涂層與基體之間的結合力；

(4)沉積多層復合涂層：開啟合金AlTi靶和AlTiSi靶沉積多層復合涂層。

5.根據權利要求4所述的AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層的制備工藝，其特征在于：步驟(2)中，所述輝光清洗的過程為：將爐腔加熱至200～500℃，通入氬氣200～400sccm，設置脈沖偏壓-600～-1000V，對基體進行輝光清洗。

6.根據權利要求4所述的AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層的制備工藝，其特征在于：步驟(2)中，所述轟擊清洗過程為：輝光清洗后，開啟Ti靶，調整氬氣流量為50～100sccm，在-800V、-600V、-400V和-200V負偏壓條件下各清洗2min。

7.根據權利要求4所述的AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層的制備工藝，其特征在于：步驟(3)中，沉積TiN過渡層的過程為：輝光轟擊清洗后，設置偏壓為50～100V(占空比60％～90％)，開啟Ti靶，通入氬氣流量為50sccm，氮氣流量為200sccm，使沉積壓強調節至0.5～1.2Pa，沉積10～30min的過渡層TiN。

8.根據權利要求4所述的AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層的制備工藝，其特征在于：所述基體為金屬或硬質合金，所述靶材純度均為99.9wt.％。

9.根據權利要求4所述的AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層的制備工藝，其特征在于：所述AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層是由AlTiN層和AlTiSiN層相互交替疊加而成，涂層調制周期為150-1000nm，周期數≥2，AlTiN層和AlTiSiN層的調制比為1：1，沉積涂層總厚度為3μm。

10.根據權利要求9所述的AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層的制備工藝，其特征在于：所述AlTiN/AlTiSiN多層納米復合涂層均為面心立方結構，沒有硬度低的六方相生成，涂層的擇優取向晶面為(Ti，Al)N(200)的衍射峰。