[發明專利]一種CrAlTiSiCN納米復合涂層及其制備方法

在審

• 申請號: 202110154010.0
• 申請日: 2021-02-04
• 公開（公告）號: CN112962059A
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 張而耕;吳昌;陳強;黃彪;周瓊
• 申請（專利權）人: 上海應用技術大學
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/02;C23C14/32
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 賀姿;胡晶

1.一種CrAlTiSiCN納米復合涂層，其特征在于，包括依次沉積于基體上的Cr打底層、CrN過渡層、CrAlTiSiN過渡層及CrAlTiSiCN膜層，所述納米復合涂層的附著力為46～54N，所述納米復合涂層的納米硬度為39～45GPa。

2.根據權利要求1所述的CrAlTiSiCN納米復合涂層，其特征在于，所述納米復合涂層的厚度為1.7～4.5μm。

3.根據權利要求2所述的CrAlTiSiCN納米復合涂層，其特征在于，所述Cr打底層的厚度為0.2～1.0μm，所述CrN過渡層的厚度為0.5～1.0μm，所述CrAlTiSiN過渡層的厚度為0.5～1.5μm，所述CrAlTiSiCN膜層的厚度為0.5～1.0μm。

4.根據權利要求1所述的CrAlTiSiCN納米復合涂層，其特征在于，所述基體為金屬刀具、硬質合金刀具或陶瓷刀具。

5.一種CrAlTiSiCN納米復合涂層的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1：基體清洗：先將基體用砂紙進行打磨拋光處理，然后將基體放入丙酮溶液中進行超聲波清洗，再將清洗完成的基體用酒精擦拭，并烘干，最后將基體進行離子清洗，得到潔凈基體；

S2：制備Cr打底層：將經過步驟S1處理過的基體送入沉積室中，通過調整偏壓控制Cr靶，于基體上沉積Cr打底層，Cr靶電流為80～100A，基體負偏壓為180～220V，沉積室內的氣體壓強為1～2Pa，沉積時間為15～25min，Cr打底層的厚度為0.2～1.0μm；

S3：制備CrN過渡層：向沉積室內通入流量為200～250sccm的氮氣，于經過步驟S2處理過的基體上沉積CrN過渡層，Cr靶電流為80～100A，基體負偏壓為180～220V，沉積室內的氣體壓強為1～2Pa，沉積時間為45～70min，CrN過渡層的厚度為0.5～1.0μm；

S4：制備CrAlTiSiN過渡層：繼續向沉積室內通入流量為200～250sccm的氮氣，通過陰極電弧沉積技術控制Cr靶、AlTi靶及TiSi靶，于經過步驟S3處理過的基體上沉積CrAlTiSiN過渡層，Cr靶、AlTi靶及TiSi靶的靶電流均為80～100A，基體負偏壓為130～160V，沉積室內的氣體壓強為1～2Pa，沉積溫度為400～450℃，沉積時間為45～70min，CrAlTiSiN過渡層的厚度為0.5～1.5μm；

S5：制備CrAlTiSiCN膜層：向沉積室內通入流量為200～250sccm的氮氣，通入流量為65～80sccm的乙炔氣體，通過陰極電弧沉積技術控制Cr靶、AlTi靶及TiSi靶，于經過步驟S4處理過的基體上沉積CrAlTiSiCN膜層，Cr靶、AlTi靶及TiSi靶的靶電流均為80～100A，基體負偏壓為130～160V，沉積室內的氣體壓強為1～2Pa，沉積溫度為400～450℃，沉積時間為45～70min，CrAlTiSiCN膜層的厚度為0.5～1.0μm。

6.根據權利要求5所述的CrAlTiSiCN納米復合涂層的制備方法，其特征在于，步驟S4及步驟S5中的AlTi靶中Al：Ti的原子數含量比為7：3，步驟S4及步驟S5中的TiSi靶中Ti：Si的原子數含量比為1：1。

7.根據權利要求5所述的CrAlTiSiCN納米復合涂層的制備方法，其特征在于，步驟S1中的將基體進行離子清洗具體包括：將基體放入真空爐腔內，真空爐腔內的真空度小于2×10^-2Pa，將真空爐加熱至400～450℃時，向真空爐內通入氬氣，在氬氣氣氛下，將基體負偏壓調整為450～500V進行等離子刻蝕清洗，清洗時間為25～35min。