一种AlCrN/AlCrYN多元多层涂层及其制备方法和应用技术

本发明专利技术属于材料涂层制备技术领域，公开了一种AlCrN/AlCrYN多元多层涂层及其制备方法和应用。采用脉冲电流输入阴极电弧制备；多元多层涂层通过工件转架的公转带动自转实现多层结构，旋转速度的快慢决定了周期性多层的厚度。通过在AlCr靶中添加Y形成AlCrYN多元涂层；制备多元多层涂层前，先沉积0.1～1μm厚的AlCrN层作为涂层与基体之间的过渡层，为多元多层结构提供支撑；制备的多元多层涂层成分为Al:12～30at.％,Cr:14～33at.％,Y:1～5at.％,N:47～57at.％。

【技术实现步骤摘要】
一种AlCrN/AlCrYN多元多层涂层及其制备方法和应用
本专利技术属于材料涂层制备
，特别涉及一种AlCrN/AlCrYN多元多层涂层及其制备方法和应用。
技术介绍
随着现代加工制造业的飞速发展对模具、刀具的综合性能提出了越来越高的要求，苛刻的服役条件要求模具、刀具必须具备高硬高韧、耐磨耐热和足够的强度。因此，在机械零部件、刀模具上沉积一层或多层硬度高、耐磨性能好、抗高温氧化好的过渡族金属氮化物(如TiN，TiAlN，CrAlN等)以期提高其服役寿命和使用性能。在高速干切削加工中，切削温度可高达700～900℃，TiN涂层作为第一代涂层，是国内外应用广泛的涂层材料，但其耐热温度低，在500℃时开始失效，即使添加Al元素的TiAl基涂层，其氧化起始温度也低于800℃；因此，上述涂层难以满足现代难加工材料切削加工的使用工况，而AlCrN涂层具有优异的红硬性和抗氧化性能，且导热系数低，与钢材摩擦系数小，使其在高速干切削下备受关注；但AlCrN涂层的耐磨粒磨损性能和高温下力学性能还有待提高。通过在涂层中添加一定的合金元素可以使涂层性能发生改变，例如添加适量的Y元素，可以细化晶粒、提本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种AlCrN/AlCrYN多元多层涂层，其特征在于：该涂层由下到上包括衬底基体、AlCrN过渡层和AlCrN/AlCrYN功能层；AlCrN/AlCrYN功能层是由调制比为1:2的AlCrN中间层与AlCrYN中间层交替沉积而成，调制周期为15～50nm；AlCrN/AlCrYN功能层中各元素的原子百分比含量：Al:12～30at.％,Cr:14～33at.％,Y:1～5at.％,N:47～57at.％。

【技术特征摘要】
1.一种AlCrN/AlCrYN多元多层涂层，其特征在于：该涂层由下到上包括衬底基体、AlCrN过渡层和AlCrN/AlCrYN功能层；AlCrN/AlCrYN功能层是由调制比为1:2的AlCrN中间层与AlCrYN中间层交替沉积而成，调制周期为15～50nm；AlCrN/AlCrYN功能层中各元素的原子百分比含量：Al:12～30at.％,Cr:14～33at.％,Y:1～5at.％,N:47～57at.％。2.根据权利要求1所述的一种AlCrN/AlCrYN多元多层涂层，其特征在于：所述AlCrN过渡层厚度为0.1～1μm，AlCrN/AlCrYN功能层厚度为2～6μm。3.根据权利要求1所述的一种AlCrN/AlCrYN多元多层涂层，其特征在于：所述衬底基体为WC-Co硬质合金或高速钢刀具。4.根据权利要求1所述的一种AlCrN/AlCrYN多元多层涂层的制备方法，其特征在于包括以下操作步骤：S1：直流刻蚀：打开加热器将腔室升温至400～500℃，将真空室抽真空至真空度5×10-3Pa以下；然后对置于工件转架的衬底基体进行直流刻蚀，通入150sccm的Ar气和100sccm的Kr气，调节腔压至0.6Pa，设置工件转架偏压-200V，设定离子源电流为30A，刻蚀时间30～50min；S2：沉积AlCrN过渡层：将经步骤S1处理后的基体在脉冲电弧腔室中沉积AlCrN过渡层，AlCr靶材由脉冲电流输入阴极控制，将偏压调至-90～-160V，通入250～500sccm的N2气，点燃AlCr...

【专利技术属性】
技术研发人员：王启民，钟星，吴正涛，许雨翔，莫锦君，
申请(专利权)人：广东工业大学，
类型：发明
国别省市：广东,44