The invention relates to a nano composite coating and a preparation technique thereof, in particular to a preparation process of a AlCrN nano composite coating with high Al content. AlCrN nanocomposite coatings were prepared on metal or cemented carbide substrates by arc ion plating. Pure metal Al and Cr were selected as targets, and the contents of Al and Cr in the coating were controlled by controlling the current of Al target and Cr target. Each of the 4 pure Cr targets and Al targets is evenly distributed on the inner wall of the furnace. The coating before entering the Ar gas, using 600~1000 V bias glow cleaning 10~20 min on the substrate, then open the Cr target, the substrate bombardment cleaning, and gradually reduce the bias to 30~100V, deposition of metal layer Cr. Finally, connect to the N
【技术实现步骤摘要】
一种高硬度AlCrN纳米复合涂层及其制备工艺
本专利技术涉及一种新型涂层制备技术,具体地说是一种高硬度和高Al含量的AlCrN纳米复合涂层的制备工艺。
技术介绍
随着现代制造业的发展,钛合金、高温合金和超高强度钢等难加工材料的广泛应用,针对各种难加工材料的高速超高速切削、高速硬态切削、绿色干切削和精密超精密切削等先进机械加工工艺层出不穷。采用涂层技术可有效提高切削刀具使用寿命、切削效率和加工表面质量,使刀具获得优良的综合机械性能,从而大幅度提高机械加工效率。涂层刀具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化和摩擦系数小等特点,涂覆在刀具上,其作为化学屏障和热屏障,可以减少刀具与工件间的扩散和化学反应,减少月牙洼磨损,目前发达国家已超过80%的刀具上会使用涂层刀具,并还在不断上升。CrN涂层具有很好的抗高温氧化性能,耐蚀性能和抗粘着磨损性能,广泛应用于各种切削刀具和模具上。但是单一的CrN涂层硬度不高,因而抗磨料磨损性能差。为进一步提高CrN的硬度和抗磨料磨损性能,通常在CrN涂层中添加元素Al或Si等元素,通过固溶强化或细晶强化机制,以提高涂层的硬度。Al元素的原子半径比Cr小,固溶于CrN相,可以细化晶粒。另外,Al在高温下可以形成稳定的Al2O3膜,Al2O3比Cr2O3在高温下更加稳定,同时与基体具有更低的PBR值,可以降低氧化膜与涂层之间的生长应力,从而具有更好的抗高温氧化性能。有研究表明:涂层中Al含量越高,涂层的硬度和抗高温氧化性能更高。但涂层中Al含量过高,Al/(Al+Cr)比值超过77at.%时,Al与N元素会形成低硬度的六方相A ...
【技术保护点】
一种具有高硬度、高抗氧化性能的AlCrN涂层,其特征在于AlCrN涂层与基体之间有一层10~300 nm厚的纯Cr金属层和10~300 nm的CrN层,以提高涂层与基体之间的结合力;AlCrN涂层总厚度为2~10 μm。
【技术特征摘要】
1.一种具有高硬度、高抗氧化性能的AlCrN涂层,其特征在于AlCrN涂层与基体之间有一层10~300nm厚的纯Cr金属层和10~300nm的CrN层,以提高涂层与基体之间的结合力;AlCrN涂层总厚度为2~10μm。2.根据权利要求1所述的涂层,其特征在于:AlCrN层中Al含量为25~40at.%,Cr含量为15~25at.%,N含量为45~50at.%;其中Al/(Al+Cr)=0.5~0.75。3.根据权利要求1所述的AlCrN涂层,其特征在于:所述AlCrN涂层为面心立方结构的(Al,Cr)N相,衍射峰位于fcc-CrN和fcc-AlN衍射峰的中间,但离fcc-AlN衍射峰更近一些。4.根据权利要求1所述的AlCrN涂层的制备工艺,其特征在于:采用国产AIP-650型电弧离子镀膜仪在高速钢和硬质合金上沉积具有高硬度、高抗氧化性能的AlCrN涂层,硬度高达30~40GPa。5.按照权利要求2所述的AlCrN涂层的制备工艺,其特征在于:基体材料经过除油和干燥预处理后,放在可同时自...
【专利技术属性】
技术研发人员:范其香,王铁钢,吴正环,刘艳梅,张涛,
申请(专利权)人:天津职业技术师范大学,
类型:发明
国别省市:天津,12
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