[發明專利]一種AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層及其制備工藝

有效

• 申請號: 202010558249.X
• 申請日: 2020-06-18
• 公開（公告）號: CN111549322B
• 公開（公告）日: 2022-08-05
• 發明（設計）人: 王鐵鋼;朱強;劉遷;張雅倩;劉艷梅;范其香
• 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;C23C14/54
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1.一種AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層，其特征在于：該涂層沉積于硬質合金基片、不銹鋼片或硅片基體表面，所述AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層是由AlCrTiSiN層和AlCrTiSiON層疊加而成；

所述AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層的制備工藝，是采用電弧離子鍍膜技術在基體上沉積AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層，靶材選擇純金屬Cr靶、AlCrSi合金靶和AlTiSi合金靶；沉積AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層時，先開啟Cr靶進行離子轟擊清洗和沉積CrN過渡層，然后共同開啟AlCrSi靶和AlTiSi靶沉積AlCrTiSiN層，最后通入一定量氧氣制備AlCrTiSiON表面防護涂層；分別控制鍍膜時的沉積壓強、反應氣體流量以及各個靶的弧流參數，在基體表面制備AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層；該工藝具體包括如下步驟：

（1）將清洗后的硬質合金基片、不銹鋼片或硅片固定于鍍膜室內旋轉架上，將真空度抽至3×10^-3 Pa；加熱至450℃；

（2）先采用高的負偏壓輝光放電清洗基體10～30min，輝光放電清洗后開啟Cr靶，調整氬氣流量為50～100 sccm，調整偏壓依次至-800V、-600V、-400V和-200V對基體表面依次分別進行2分鐘的離子轟擊清洗，以除去基體表面污染層和氧化物；所述輝光放電清洗的過程為：將爐腔加熱至200～500 ℃，通入氬氣流量為200 ～ 600 sccm，設置脈沖偏壓-600～-1000 V，對基體進行輝光放電清洗；

（3）沉積CrN過渡層，過程為：在輝光放電清洗和離子轟擊清洗后，設置偏壓為-50～-100 V，占空比60%～90%，開啟Cr靶，通入氬氣流量為50sccm，氮氣流量為200sccm，調節沉積壓強至0.5～1.2 Pa，沉積CrN過渡層10～30 min；

（4）沉積AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層；

沉積AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層時，弧流均設置為60～100 A；開啟AlCrSi靶和AlTiSi靶沉積AlCrTiSiN層沉積時，設置偏壓為-80～-120 V，占空比60%～90%，通入氬氣和氮氣使沉積壓強調節至1.5～3.0 Pa；沉積AlCrTiSiON涂層時，氧氣通入時間為5～15min；控制AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層總鍍膜時間為3h，設置不同靶材開啟時間及氣體通入時間；

沉積AlCrTiSiN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；沉積AlCrTiSiON涂層時，通入氬氣的流量為50sccm，通入氮氣的流量為600sccm，通入氧氣的流量為 20sccm，總流量670sccm。

2.根據權利要求1所述的AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層，其特征在于：所述AlCrTiSiN層和AlCrTiSiON層均為單層，兩層總沉積時間3h。

3.根據權利要求1所述的AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層，其特征在于：所述AlCrTiSiN/AlCrTiSiON多層復合涂層與基材的結合力大于60 N，磨損率低于6.26×10^-3 μm³/N·μm。