具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层及其制备方法，属于涂层制备技术领域。采用电弧离子镀和磁控溅射复合技术在金属或硬质合金基体上制备CrAlN/AlN纳米多层涂层。选用纯金属CrAl和Al作为靶材，通过控制CrAl靶电流和Al靶功率，调控涂层CrAlN层和AlN层调制周期。本发明专利技术制备的CrAlN/AlN纳米多层涂层组织结构致密，具有很高的硬度和抗高温氧化性能及耐蚀性能，并与基体之间结合良好。

CrAlN / AlN nano multilayer coating with high hardness and oxidation resistance and its preparation method

【技术实现步骤摘要】
具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层及其制备方法
本专利技术涉及涂层制备
，具体涉及一种具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层及其制备方法。
技术介绍
随着现代制造业的发展，各种难加工材料不断涌现，对加工效率、可靠性、加工精度和环保程度等提出更高的要求。采用涂层技术可使刀具获得优良的综合机械性能，有效提高切削刀具使用寿命、切削效率和加工表面质量，从而大幅度提高机械加工效率。在涂层发展初期，其成分主要为TiN、TiC等二元碳化物或氮化物。这类涂层硬度低，且抗高温氧化性能差，导致其无法满足一些先进加工技术要求。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层及其制备方法，由于界面间多种交互作用使所得涂层具有超高硬度，同时具有优良的高温热稳定性和抗高温氧化性能。为实现上述目的，本专利技术所采用的技术方案如下：一种具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层，是由AlN层与CrAlN层交替复合而成，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层，其特征在于：该纳米多层涂层是由AlN层与CrAlN层交替复合而成，所述CrAlN层为Al固溶于CrN相中的fcc-(Cr,Al)N结构，AlN层沿CrAlN层外延生长并保持面心立方结构；所述CrAlN层与AlN层均为纳米级尺寸。/n

【技术特征摘要】
1.一种具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层，其特征在于：该纳米多层涂层是由AlN层与CrAlN层交替复合而成，所述CrAlN层为Al固溶于CrN相中的fcc-(Cr,Al)N结构，AlN层沿CrAlN层外延生长并保持面心立方结构；所述CrAlN层与AlN层均为纳米级尺寸。


2.根据权利要求1所述的具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层，其特征在于：该纳米多层涂层中，N含量为40-55at.％，Al含量为25-40at.％，Cr含量为10-25at.％。


3.根据权利要求1所述的具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层，其特征在于：该纳米多层涂层的调制周期为5-20nm，调制比为CrAlN：AlN＝0.5-3；该纳米多层涂层总厚度2-10微米。


4.根据权利要求1所述的具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层，其特征在于：该纳米多层涂层沉积于金属、硬质合金或陶瓷基体表面，该纳米多层涂层与基体之间还沉积有厚度100～300nm的纯CrAl金属过渡层和厚度10～300nm的CrAlN金属过渡层，其中：纯CrAl金属过渡层沉积在基体表面，CrAlN金属过渡层沉积于纯CrAl金属过渡层表面。


5.根据权利要求1所述的具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层，其特征在于：该纳米多层涂层的硬度为25～50GPa，弹性模量为300～500GPa；具有较好的抗高温氧化性能，与基体结合良好。


6.根据权利要求1-5任一所述的具有高硬度和高抗氧化性能的CrAlN/AlN纳米多层涂层的制备方法，其特征在于：采用电弧离子镀和磁控溅射复合技术在基体表面沉积所述纳米多层涂层，采用CrAl金属和纯Al...

【专利技术属性】
技术研发人员：范其香，梁杨梦甜，林静，王铁钢，王欣，武文轩，
申请(专利权)人：天津职业技术师范大学中国职业培训指导教师进修中心，
类型：发明
国别省市：天津;12