一种AlTiCrN高温耐磨涂层及其制备方法
专利汇可以提供一种AlTiCrN高温耐磨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 提供一种AlTiCrN高温 耐磨涂层 及其制备方法，属于 真空 技术领域。涂层结构为AlTi结合层、AlTiN过渡层和AlTiCrN主耐磨层；结合层附着在硬质 合金 上，厚度为0.0001～1微米，成分为Al 50～67at.％，Ti 33～50at.％；过渡层附着在结合层上，厚度为0.5～2微米，成分为Al 25～35at.％，Ti 15～25at.％，N 40～60at.％；主耐磨层附着在过渡层上，厚度为1～3微米，成分为Al 10～30at.％，Ti 10～20at.％，Cr 1～30at.％，N 49～60at.％；其中结合层和过渡层由高功率脉冲 磁控溅射 技术制备；主耐磨层由高功率和直流脉冲磁控溅射复合涂层技术制备。所述AlTiCrN涂层硬度高、 摩擦系数 低、内应 力 低、结合强度高、高温 稳定性 好、高温摩擦磨损抗力高，具有该涂层的零件适用于高摩擦磨损场合，可大幅度提高零件使用寿命。，下面是一种AlTiCrN高温耐磨涂层及其制备方法专利的具体信息内容。
1.一种AlTiCrN高温耐磨涂层，其特征在于：所述涂层由AlTi结合层(2)、AlTiN过渡层(3)和AlTiCrN主耐磨层(4)构成；AlTi结合层(2)附着在硬质合金(1)上，厚度为0.1纳米～1微米，成分为：Al 50～67at.％，Ti 33～50at.％；AlTiN过渡层(3)附着在AlTi结合层(2)上，厚度为0.5～2微米，成分为：Al 25～35at.％，Ti 15～25at.％，N 40～60at.％；
AlTiCrN主耐磨层(4)附着在AlTiN过渡层(3)上，厚度为1～3微米，成分为：Al 10～
30at.％，Ti 10～20at.％，Cr 1～30at.％，N 49～60at.％；其中AlTi结合层(2)和AlTiN过渡层(3)由高功率脉冲磁控溅射技术制备，AlTiCrN主耐磨层(4)是采用高功率脉冲磁控溅射和直流脉冲磁控溅射复合涂层技术制备。
2.一种如权利要求1所述的AlTiCrN高温耐磨涂层的制备方法，其特征在于：所述方法的具体步骤为：
将清洗后的硬质合金(1)，装夹在工件架上，抽真空，当真空度达到1～5×10～3Pa时，加～3
热至300～500℃除气，工件架保持2～5rpm转速旋转，当真空度达到1～8×10 Pa时，通入Ar气，真空保持在0.3～0.9Pa，对AlTi靶材和Cr靶材(6、8)进行预溅射清洗，同时利用等离子体源对硬质合金(1)表面进行等离子体清洗10～30分钟；开高功率脉冲磁控溅射AlTi靶材，在硬质合金(1)加负偏压300～800V，对硬质合金(1)进一步轰击清洗3～10分钟，制得AlTi结合层(2)；然后通N2，流量为100～300sccm，调整负偏压至50～300V，沉积10～40分钟，制得AlTiN过渡层(3)；保持通Ar气和N2气，开启直流脉冲磁控溅射Cr靶材，使其和高功率脉冲磁控溅射AlTi靶材共同反应溅射，调整负偏压至30～200V，沉积60～180分钟，制得AlTiCrN主耐磨层(4)；自然冷却，当温度降到80℃以下时，得到具有一种所述AlTiCrN高温耐磨涂层的硬质合金(1)；
所述AlTi靶材成分为:Al 50～67at.％，Ti为余量；所述等离子体源功率为3～10kW；所述高功率脉冲电源平均功率10kW，频率30～300Hz，脉冲峰值功率50～300kW，峰值电压430～850V，峰值电流130～400A，并保持所述高功率脉冲磁控溅射条件到沉积完所有涂层；所述直流脉冲磁控溅射Cr靶材功率为0.5～10kW。
一种AlTiCrN高温耐磨涂层及其制备方法
技术领域
背景技术
发明内容
Al 25～35at.％，Ti 15～25at.％，N 40～60at.％；AlTiCrN主耐磨层附着在AlTiN过渡层上，厚度为1～3微米，成分为：Al 10～30at.％，Ti 10～20at.％，Cr 1～30at.％，N 49～
60at.％；其中AlTi结合层和AlTiN过渡层由高功率脉冲磁控溅射技术制备，AlTiCrN主耐磨层是采用高功率脉冲磁控溅射和直流脉冲磁控溅射复合涂层技术制备。
50～67at.％，Ti为余量，在硬质合金加负偏压300～800V，对硬质合金进一步轰击清洗3～
10分钟，制得AlTi结合层；然后通N2，流量为100～300sccm，调整负偏压至50～300V，沉积10～40分钟，制得AlTiN过渡层；保持通Ar气和N2气原来的状态，开启直流脉冲磁控溅射Cr靶材，功率为0.5～10kW，使其和高功率脉冲磁控溅射AlTi靶材共同反应溅射，调整负偏压至
30～200V，沉积60～180分钟，制得AlTiCrN主耐磨层。沉积完AlTiCrN主耐磨层后自然冷却，当温度降到80℃以下时，得到具有一种所述AlTiCrN高温耐磨涂层的硬质合金。
具体实施方式
10N,进行5000圈摩擦。涂层磨损率可根据磨痕截面面积，由经典磨损率计算公式推导后的如下公式进行计算：W＝Wr/(L×Sd)＝S×2πR/(L×2πR×n)＝S/(L×n),式中Wr为磨损体积，单位m3；L为加载载荷，单位N；Sd为磨损距离，单位m；其中R为磨痕半径，单位m；n为摩擦试
2
验转数；S为磨痕截面面积，单位m。
25at.％，Ti 15at.％，N 60at.％；AlTiCrN主耐磨层4附着在AlTiN过渡层3上，厚度为1微米，成分为Al 30at.％，Ti 20at.％，Cr 1at.％，N 49at.％。
30at.％，Ti 20at.％，N 50at.％；AlTiCrN主耐磨层4附着在AlTiN过渡层3上，厚度为2微米，成分为Al 16at.％，Ti 14at.％，Cr 10at.％，N 60at.％。
1加负偏压500V，对硬质合金1进一步轰击清洗6分钟，制得AlTi结合层2。然后通N2，流量为
250sccm，调整负偏压至150V，沉积20分钟，制得AlTiN过渡层3。保持通Ar气和N2气原来的状态，开启直流脉冲磁控溅射Cr靶材，功率5kW，使其和高功率脉冲磁控溅射AlTi靶材共同反应溅射，调整负偏压至100V，沉积120分钟，制得AlTiCrN主耐磨层4。沉积完AlTiCrN主耐磨层4后自然冷却，当温度降到80℃以下时，取出得到具有一种所述AlTiCrN高温耐磨涂层的硬质合金1。其中各靶位的设置如图2所示。
10at.％，Ti 10at.％，Cr 30at.％，N 50at.％。
1加负偏压300V，对硬质合金1进一步轰击清洗10分钟，制得AlTi结合层2。然后通N2，流量为
300sccm，调整负偏压至300V，沉积40分钟，制得AlTiN过渡层3。保持通Ar气和N2气原来的状态，开启直流脉冲磁控溅射Cr靶材，功率10kW，使其和高功率脉冲磁控溅射AlTi靶材共同反应溅射，调整负偏压至200V，沉积180分钟，制得AlTiCrN主耐磨层4。沉积完AlTiCrN主耐磨层4后自然冷却，当温度降到80℃以下时，取出得到具有一种所述AlTiCrN高温耐磨涂层的硬质合金1。其中各靶位的设置如图2所示。
AlTiCrN高温耐磨涂层表面无大颗粒，涂层组织致密，为细小的柱状晶。
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