一种AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层及其制备方法
专利汇可以提供一种AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层及其制备方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层制备方法包括清洗、加热、 刻蚀 清洗、制备Ti或Cr粘附层和制备AlTiCrN/YN耐磨层。由于本发明提供的制备方法不仅采用 蒸发 镀 膜 方法在刀具基体上沉积一层Ti或Cr粘结层，且还在其上采用中频反应 磁控溅射 技术周期交替沉积了AlTiCrN和YN层，因而使所制备的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层组织为非柱状晶结构，组织致密，晶粒细小，不仅与刀具基体结合牢固，而且涂层具有较高的硬度和优良的抗高温 氧 化性能，特别适合制作用于高速干式切削不锈 钢 、 铁 基高温 合金 、高强结构钢和耐磨铸钢刀具的涂层，且 涂层工艺 简单，易于实施，更适合于工业化生产。，下面是一种AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层的制备方法，该方法的工艺步骤和条件如下：
（1）用常规方法对刀具基体进行清洗，去除刀具表面油污和吸附物干燥之后装入镀－3
膜室中，并抽真空至少至6.0×10 Pa，然后向镀膜室内通入氩气，并控制压强在2.5～－1
4.0×10 Pa，开启热阴极离子柱弧使其电流为140～180A，利用其产生的电子轰击刀具基体进行加热，时间45～100min；
－1
（2）在压强为1.5～2.5×10 Pa的氩气气氛保护下，控制刀具直流偏压－100～－
200V，脉冲偏压－200～－500V，利用等离子区离化的氩离子对刀具基体进行刻蚀清洗，清洗时间15～60min；
－1
（3）在压强为1.0～1.5×10 Pa的氩气气氛下，将热阴极离子柱弧的电流调至180～
230A对坩埚进行加热，使坩埚内的纯Ti或者纯Cr金属融化并蒸发，对刀具基体镀制5～
10min，使其表面沉积一层Ti或Cr粘结层；
－1
（4）通入氮气使压强为3.0～4.5×10 Pa，氮氩分压比为0.25～0.5，同时将热阴极离子柱弧的电流调至100～150A，并利用中频反应磁控溅射的方法对在镀膜室内壁交错均布的两个AlTiCr合金靶和两个Y靶溅射，在刀具基体随刀具架自转和绕镀膜室轴心公转过程中，于Ti或Cr粘结层上连续交替镀制150～300min，形成交错的AlTiCrN和YN纳米层，镀膜时关闭脉冲偏压，刀具基体直流偏压为－30～－60V，AlTiCr合金靶和Y靶的溅射功率分别为3.0～5.0kw和1.0～2.0kw，镀膜完毕后，自然冷却即可。
2.根据权利要求1所述的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层的制备方法，该方法第4）步中所用的AlTiCr合金靶中铝钛铬的原子比为55～65:15～25:10～20，其纯度为99.99%，Y靶的纯度也为99.99%。
3.根据权利要求1所述的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层的制备方法，该方法第4）步中所用的AlTiCr合金靶中铝钛铬的原子比为60～65:20～25:10～20，其纯度为99.99%，Y靶的纯度也为99.99%。
4.根据权利要求1所述的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层的制备方法，该方法第（1）步中热阴极离子柱弧的电流为140～165A，加热时间50～100min；第（2）步中刀具的脉冲偏压为－300～－500V，清洗时间15～25min。
5.根据权利要求1所述的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层的制备方法，该方法第（3）－1
步中压强为1.0～1.3×10 Pa，热阴极离子柱弧的电流为180～210A，镀制时间为8～
10min。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层的制备方法，该－1
方法第（4）步中压强为3.0～4.0×10 Pa，氮氩分压比为0.38～0.5，热阴极离子柱弧的电流为135～150A，镀制时间150～240min，刀具基体直流偏压为－30～－45V，AlTiCr合金靶的溅射功率为3.0～3.8kw。
7.一种由权利要求1所述方法制备的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层，该硬质涂层从刀具表面向外依次为Ti或Cr粘结层和交替沉积的AlTiCrN层和YN层，晶粒尺寸为纳米级，平均晶粒大小在20nm以内，该涂层在900℃大气气氛下保温2h，未被氧化，纳米硬度＞26GPa，与刀具基体结合力等级达到德国标准VDI3198的HF1～HF2。
8.根据权利要求7所述的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层，该硬质涂层中所述的Ti或Cr粘结层的厚度为150～300nm，交替沉积的AlTiCrN层和YN层的总厚度为1.0～3.0um。
9.根据权利要求7所述的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层，该硬质涂层中所述的AlTiCrN层和YN层在一个调制周期的厚度为8～15nm。
10.根据权利要求7或8或9所述的AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层，该硬质涂层所述的AlaTibCrcN/YdN纳米多层硬质涂层中的各原子总和为a+b+c+d=1，其中0.5
一种AlTiCrN/YN纳米多层硬质涂层及其制备方法
技术领域
背景技术
同时由于Al含量较低，仅占21at.%，TiAlCrYN涂层在850～900℃范围内开始氧化分解，TiAlCrYN涂层的高温性能优势没有得到充分发挥。另外，在该技术中，为了提高涂层与基体的结合力，在制备TiAlCrYN之前溅射沉积了一层Ti粘结层，但由于溅射镀膜过程中沉积原子或离子的能量较低，因此增强结合的效果不明显。
发明内容
4.0×10 Pa，开启热阴极离子柱弧使其电流为140～180A，利用其产生的电子轰击刀具基体进行加热，时间45～100min；
5～10min，使其表面沉积一层Ti或Cr粘结层；
具体实施方式
压强为1.5×10 Pa，同时对刀具施加－100V的直流偏压和－350V的脉冲偏压的条件下进－1
行刻蚀清洗15min；调节压强为1.1×10 Pa，并将热阴极离子柱弧的电流调至200A，使坩埚内的纯Ti金属融化并蒸发，对刀具基体镀制10min，使其表面沉积一层Ti粘结层；通入－1
氮气使压强为3.8×10 Pa，氮氩分压比为0.45，同时将热阴极离子柱弧的电流调至135A，开启中频反应磁控溅射源，使Al60Ti25Cr15合金靶和Y靶的功率分别为3.0kw和1.0kw，于Ti粘结层上连续交替镀制240min，形成交错的AlTiCrN和YN纳米层，镀膜时关闭脉冲偏压，刀具基体直流偏压为－40V，自然冷却即可。
压强为2.1×10 Pa，同时对刀具施加－100V的直流偏压和－200V的脉冲偏压的条件下－1
进行刻蚀清洗18min；调节压强为1.0×10 Pa，并将热阴极离子柱弧的电流调至180A，使坩埚内的纯Cr金属融化并蒸发，对刀具基体镀制8min，使其表面沉积一层Cr粘结层；通入－1
氮气使压强为3.0×10 Pa，氮氩分压比为0.25，同时将热阴极离子柱弧的电流调至100A，开启中频反应磁控溅射源，使Al65Ti25Cr10合金靶和Y靶的功率分别为3.0kw和1.2kw，于Cr粘结层上连续交替镀制150min，形成交错的AlTiCrN和YN纳米层，镀膜时关闭脉冲偏压，刀具基体直流偏压为－60V，自然冷却即可。
Pa，然后向镀膜室内通入氩气，并控制压强在4.0×10 Pa，开启热阴极离子柱弧使其电流为165A，利用其产生的电子轰击刀具基体进行加热，时间50min；调节氩气流量使压强为－1
2.0×10 Pa，同时对刀具施加－180V的直流偏压和－300V的脉冲偏压的条件下进行刻蚀－1
清洗60min；调节压强为1.2×10 Pa，并将热阴极离子柱弧的电流调至202A，使坩埚内的纯Ti金属融化并蒸发，对刀具基体镀制10min，使其表面沉积一层Ti粘结层；通入氮气使－1
压强为4.0×10 Pa，氮氩分压比为0.4，同时将热阴极离子柱弧的电流调至140A，开启中频反应磁控溅射源，使Al65Ti15Cr20合金靶和Y靶的功率分别为3.5kw和1.5kw，于Ti粘结层上连续交替镀制200min，形成交错的AlTiCrN和YN纳米层，镀膜时关闭脉冲偏压，刀具基体直流偏压为－45V，自然冷却即可。
Pa，然后向镀膜室内通入氩气，并控制压强在3.8×10 Pa，开启热阴极离子柱弧使其电流为150A，利用其产生的电子轰击刀具基体进行加热，时间45min；调节氩气流量使压强为－1
2.3×10 Pa，同时对刀具施加－160V的直流偏压和－450V的脉冲偏压的条件下进行刻蚀－1
清洗20min；调节压强为1.3×10 Pa，并将热阴极离子柱弧的电流调至210A，使坩埚内的纯Ti金属融化并蒸发，对刀具基体镀制9min，使其表面沉积一层Ti粘结层；通入氮气使压－1
强为3.6×10 Pa，氮氩分压比为0.38，同时将热阴极离子柱弧的电流调至142A，开启中频反应磁控溅射源，使Al55Ti25Cr20合金靶和Y靶的功率分别为3.8kw和1.6kw，于Ti粘结层上连续交替镀制220min，形成交错的AlTiCrN和YN纳米层，镀膜时关闭脉冲偏压，刀具基体直流偏压为－43V，自然冷却即可。
使压强为2.5×10 Pa，同时对刀具施加－200V的直流偏压和－500V的脉冲偏压的条件下－1
进行刻蚀清洗25min；调节压强为1.5×10 Pa，并将热阴极离子柱弧的电流调至230A，使坩埚内的纯Cr金属融化并蒸发，对刀具基体镀制5min，使其表面沉积一层Cr粘结层；通入－1
氮气使压强为4.5×10 Pa，氮氩分压比为0.5，同时将热阴极离子柱弧的电流调至150A，开启中频反应磁控溅射源，使Al60Ti20Cr20合金靶和Y靶的功率分别为5.0kw和2.0kw，于Cr粘结层上连续交替镀制300min，形成交错的AlTiCrN和YN纳米层，镀膜时关闭脉冲偏压，刀具基体直流偏压为－30V，自然冷却即可。
压强为1.5×10 Pa，同时对刀具施加－100V的直流偏压和－350V的脉冲偏压的条件下进－1
行刻蚀清洗15min；通入氮气使压强为3.8×10 Pa，氮氩分压比为0.45，同时将热阴极离子柱弧的电流调至135A，开启中频反应磁控溅射源，使Al60Ti25Cr15合金靶的功率为3.0kw，于Ti粘结层上连续交替镀制240min，形成AlTiCrN涂层，镀膜时关闭脉冲偏压，刀具基体直流偏压为－40V，自然冷却即可。
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