The invention discloses a high hardness TiCrN/TiSiN nanometer multilayer structure coating which is composed of a plurality of TiCrN layers and a TiSiN layer, wherein, the TiCrN layer and the TiSiN layer are alternately deposited on the substrate in succession, and a layer near the substrate is TiCrN layer. The invention also provides a preparation method of the coating, the substrate surface polishing treatment, the ultrasonic cleaning and ion cleaning after the first deposition of TiCr transition layer by reactive sputtering alternating sputtering TiSiN layer and TiCrN layer on the substrate. When the content of Si in TiSiN between 8 ~ 16 at.%, TiCrN/TiSiN nano multilayer coating can obtain higher hardness, the highest hardness value reached 37.5GPa. The coating of the invention can be used as a protective coating, and can be applied to the surface of parts, such as tools, moulds, etc. that bear the friction and wear load, so as to improve the service life of parts.
【技术实现步骤摘要】
一种高硬度TiCrN/TiSiN纳米多层结构涂层及其制备方法
本专利技术属于材料学领域,涉及一种新型保护性涂层,具体来说是一种高硬度TiCrN/TiSiN纳米多层结构涂层及其制备方法。
技术介绍
科技的进步伴随着生产工具的不断革新,在先进制造业方面,即体现在对材料表面的硬度、耐磨、耐腐蚀和耐高温等性能要求的不断提高。在材料表面涂覆一层保护性硬质涂层是提高材料表面性能的一种经济实用的有效途径,保护性涂层在机械加工工具中应用很广。它的发展适应了现代制造业对金属切削刀具的高技术要求,可被广泛应用于机械制造、汽车工业、地质钻探、模具工业等领域。然而,随着高速切削、干式切削等先进切削技术的不断发展,对刀具涂层的性能也提出了更高的要求,传统的刀具涂层,如TiN、TiCN、CrN、TiAlN涂层已逐渐不能满足要求,因此迫切需要开发新型的保护性涂层材料。随着涂层技术的不断革新,纳米多层涂层逐渐应用到机械生产中。纳米多层涂层是由两种成分不同的纳米级材料在垂直于涂层表面的方向上呈相互交替生长而生成的多层材料,每两个相邻成分不同的材料组成一个基本单元,其厚度称之为“调制周期”,在力学性能方面,一些调制周期小于100nm的纳米多层涂层,呈现出弹性模量与硬度异常升高的超模效应与超硬效应,因此,纳米多层涂层是硬质涂层的重点研究方向。通过查文献可知,纳米多层涂层目前已经通过多种方法成功制得,也取得了很多优秀成果。通过查询,检索到如下有关制备纳米多层涂层的中国专利:申请号为201110054870.3的专利涉及了一种AlN/ZrN纳米多层膜制备工艺,采用脉冲电源溅射Zr靶与Al靶,在N2 ...
【技术保护点】
一种高硬度TiCrN/TiSiN纳米多层结构涂层,其特征在于:所述涂层由多个TiCrN层和TiSiN层构成,所述的TiCrN层和TiSiN层依次交替沉积在基体上,靠近基体的一层为所述的TiCrN层,所述基体为金属、硬质合金或陶瓷中的任意一种。
【技术特征摘要】
1.一种高硬度TiCrN/TiSiN纳米多层结构涂层,其特征在于:所述涂层由多个TiCrN层和TiSiN层构成,所述的TiCrN层和TiSiN层依次交替沉积在基体上,靠近基体的一层为所述的TiCrN层,所述基体为金属、硬质合金或陶瓷中的任意一种。2.如权利要求1所述的一种高硬度TiCrN/TiSiN纳米多层结构涂层,其特征在于:所述的TiCrN/TiSiN纳米多层结构涂层的总厚度为2-4μm。3.如权利要求1所述的一种高硬度TiCrN/TiSiN纳米多层结构涂层,其特征在于:当所述TiSiN层厚度小于1.2nm时,TiSiN调制层在面心立方结构的TiCrN层的作用下转化为面心立方结构。4.如权利要求1或2所述的一种高硬度TiCrN/TiSiN纳米多层结构涂层的制备方法,其特征在于包括如下步骤:1)一个清洗基体的步骤,先将经抛光处理后的基体送入超声波清洗机,依次在丙酮和无水酒精中利用15~30kHz的超声波分别清洗5~10min;然后进行离子清洗,即将基体装进真空室,抽真空到4×10-4Pa~8×10-4Pa后通入Ar气,维持真空度在2-4Pa,用中频对基体进行为时20~40min的离子轰击,功率为80-100W;2)一...
【专利技术属性】
技术研发人员:李伟,孙明达,
申请(专利权)人:上海理工大学,上海达是能源技术有限公司,
类型:发明
国别省市:上海,31
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