一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层及其制备方法技术

一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层涂层及其制备方法，所述方法包括基体的清洗干燥、氩离子对基体进行刻蚀、基体沉积过渡层、将CrAlN/Cr‑Al‑C多层膜涂层沉积于基体表面、低温退火得到CrAlN/Cr2AlC。基体与CrAlN/Cr2AlC多层涂层之间为过渡层，该多层涂层由CrAlN硬质膜与Cr2AlC MAX相膜交替层叠形成周期性排列。本发明专利技术的多层膜涂层具有高硬度、低内应力以及高的耐蚀特性，可延长基体的耐磨和耐腐蚀寿命。本发明专利技术克服了CrAlN单一涂层硬度高但韧性不足、Cr2AlC单一涂层韧性和耐腐蚀性好但硬度低的问题。本发明专利技术提供的多层膜涂层制备方法通过周期性控制N2和CH4反应气体的流量结合后续低温热处理获得，工艺简单易控，可工业化生产，所制备的多层膜涂层性能稳定，适用于不同环境下的刀模具或其他运动部件的耐磨耐蚀防护。

【技术实现步骤摘要】
一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层及其制备方法
本专利技术涉及一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层及其制备方法，属金属表面涂层

技术介绍
CrAlN涂层具有硬度高、耐磨性好、抗高温氧化和腐蚀性能优异等，极大地提高了机械加工效率；同时，具有CrAlN涂层的工件的使用寿命比具有传统CrN涂层和不具有涂层的工件大幅提高，因此在材料表面改性领域得到了广泛的应用。然而，作为陶瓷材料的CrAlN因为位错运动的限制，导致韧性低，限制了厚膜的制备以及机械加工过程中容易造成CrAlN涂层的剥落失效。MAX相是一类新型的三元层状类金属陶瓷材料，其中M为前过渡金属，典型如Cr、Ti和V等；A则为主族元素，常用如Al、Si等；X是C或N。MAX相属于P63/mmc空间群，其晶体结构是由近密堆积的M6X八面体层和A原子层交替排列组成。独特的层状结构使MAX相兼具金属和陶瓷的优异性能，如优良的导电性和导热性，良好的抗热震和损伤容限，较低的硬度和较好的机械加工性；较高的弹性模量和高温强度，以及出色的抗氧化和抗腐蚀性能等。这一系列优异的性能使MAX相材料具有广阔的应用前景。像传统陶瓷本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层，基体与CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层之间为过渡层，其特征在于，所述CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层由CrAlN膜与Cr2AlC MAX相膜交替层叠形成周期排列；所述CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层的一个周期中，CrAlN膜和Cr2AlC MAX相膜的厚度比为1:1～3:1。

【技术特征摘要】
1.一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层，基体与CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层之间为过渡层，其特征在于，所述CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层由CrAlN膜与Cr2AlCMAX相膜交替层叠形成周期排列；所述CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层的一个周期中，CrAlN膜和Cr2AlCMAX相膜的厚度比为1:1～3:1。2.根据权利要求1所述的一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层，其特征在于，所述CrAlN膜中Cr含量为15～30at.％；Al含量为40～60at.％；N含量为40～55at.％；Cr2AlCMAX相膜中的Cr:Al:C原子比接近2:1:1。3.根据权利要求1所述的一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层，其特征在于，Cr2AlC膜中Cr2AlCMAX相的相纯度为90wt.％以上。4.一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层的制备方法，其特征在于，所述方法步骤如下：(1)将基体依次在除油剂、酒精和丙酮中清洗干燥后放入真空镀膜室；(2)镀膜前通过阳极离子源向真空腔体中通入氩气，先利用离化的氩离子对将步骤(1)中所述基体进行刻蚀；(3)将步骤(2)所述经刻蚀后的基体沉积过渡层；(4)使用原子比为1:1的CrAl靶作为沉积靶材，N2和碳氢气体作为反应气体，分别在N2和Ar气混合气氛下采用电弧离子镀技术沉积CrAlN膜，在碳氢气体和Ar气混合气氛中采用电弧离子镀技术沉积Cr-Al-C膜，将所述CrAlN/Cr-Al-C多层膜涂层沉积于基体表面；(5)将沉积好的CrAlN/Cr-Al-C多层膜涂层置于退火炉中进行中低温退火，得到CrAlN/Cr2AlC。5.根据权利要求4所述的一种强韧耐蚀CrAlN/Cr2AlC多层膜涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)刻蚀的工艺具体为，设置腔室压力为0.2～0.6Pa，Ar流量为20sccm...

【专利技术属性】
技术研发人员：谢仕芳，王振玉，刘方宇，柯培玲，魏仕勇，汪爱英，
申请(专利权)人：江西省科学院应用物理研究所，
类型：发明
国别省市：江西,36