[發(fā)明專利]一種納米多層結(jié)構(gòu)過渡金屬氮化物涂層及其制備方法和應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110533732.7
• 申請(qǐng)日: 2021-05-17
• 公開（公告）號(hào): CN113416926A
• 公開（公告）日: 2021-09-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 張權(quán);劉國躍;賈寓真;歐陽志勇;薛寒
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 湖南泰嘉新材料科技股份有限公司
• 主分類號(hào): C23C14/06
• 分類號(hào): C23C14/06;C23C14/32;B23C5/00
• 代理公司: 長沙正奇專利事務(wù)所有限責(zé)任公司 43113
• 代理人: 馬強(qiáng);聶午陽

1.一種納米多層結(jié)構(gòu)過渡金屬氮化物涂層，其特征在于，包括沉積于金屬基體表面的氮化物結(jié)合層，所述氮化物結(jié)合層的表面沉積納米多層氮化物功能層；

所述納米多層氮化物功能層包括TiAlN調(diào)制層，還包括Cr(Al)N調(diào)制層，由TiAlN調(diào)制層、Cr(Al)N調(diào)制層交替堆疊沉積制得；

所述Cr(Al)N調(diào)制層為CrN調(diào)制層或者CrAlN調(diào)制層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米多層結(jié)構(gòu)過渡金屬氮化物涂層，其特征在于：所述納米多層氮化物功能層由TiAlN調(diào)制層與CrN調(diào)制層交替堆疊沉積制得；

TiAlN調(diào)制層中各個(gè)元素原子百分比為Al:15.0at.％～30.0at.％，Ti:20.0at.％～30.0at.％及N:40.0at.％～60.0at.％；

CrN調(diào)制層中各個(gè)元素原子百分比為Cr:40.0at.％～60.0at.％及N:40.0at.％～60.0at.％。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的納米多層結(jié)構(gòu)過渡金屬氮化物涂層，其特征在于：所述納米多層氮化物功能層由TiAlN調(diào)制層與CrAlN調(diào)制層交替堆疊沉積制得；

TiAlN調(diào)制層中各個(gè)元素原子百分比為Al:15.0at.％～30.0at.％，Ti:20.0at.％～30.0at.％及N:40.0at.％～60.0at.％；

CrAlN調(diào)制層中各個(gè)元素原子百分比為Al:10.0at.％～35.0at.％，Cr:10.0at.％～40.0at.％，及N:40.0at.％～60.0at.％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的納米多層結(jié)構(gòu)過渡金屬氮化物涂層，其特征在于：所述氮化物結(jié)合層的厚度為0.2μm～3.0μm，所述納米多層氮化物功能層的厚度為0.8μm～5.0μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項(xiàng)所述的納米多層結(jié)構(gòu)過渡金屬氮化物涂層，其特征在于：所述氮化物結(jié)合層為TiAlN、CrN及CrAlN中的至少一種；

優(yōu)選地，TiAlN中各個(gè)元素原子百分比為Al:15.0at.％～30.0at.％，Ti:20.0at.％～30.0at.％及N:40.0at.％～60.0at.％；

優(yōu)選地，CrN中各個(gè)元素原子百分比為Cr:40.0at.％～60.0at.％及N:40.0at.％～60.0at.％；

優(yōu)選地，CrAlN中各個(gè)元素原子百分比為Al:10.0at.％～35.0at.％，Cr:10.0at.％～40.0at.％，及N:40.0at.％～60.0at.％。

6.一種權(quán)利要求1-5任一項(xiàng)所述的納米多層結(jié)構(gòu)過渡金屬氮化物涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

在金屬基體表面沉積氮化物結(jié)合層；

在氮化物結(jié)合層表面沉積納米多層氮化物功能層；

偏壓梯度沉積的電壓依次為-20V～-100V、-20V～-200V、-20V～-300V。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的納米多層結(jié)構(gòu)過渡金屬氮化物涂層的制備方法，其特征在于，所述納米多層氮化物功能層的沉積參數(shù)為：通入N₂，調(diào)節(jié)總氣壓至0.5Pa～4.5Pa，電弧靶的靶電流為30A～250A，沉積偏壓依次在-20V～-100V，-20V～-200V，-20V～-300V范圍內(nèi)進(jìn)行周期性偏壓梯度循環(huán)，沉積至設(shè)定的涂層厚度，或者沉積偏壓首先以-20V～-100V運(yùn)行，再以-20V～-200V運(yùn)行，隨后一直以-20V～-300V運(yùn)行直至沉積至設(shè)定的涂層厚度，基體支架自轉(zhuǎn)速率為0.1rpm～10.0rpm，公轉(zhuǎn)速率為0.0rpm～10.0rpm。