一种纳米晶复合超硬涂层制造技术

本实用新型专利技术公开的属于复合涂层技术领域，具体为一种纳米晶复合超硬涂层，包括基层，所述基层的顶部设置有复合涂层，所述复合涂层包括ATiSiN涂层和ACrSiN涂层，且ATiSiN涂层和ACrSiN涂层由下向上交错设置，所述复合涂层的顶部和前后左右侧均设置有防护层，本涂层具有硬度更高、韧性更强、致密度高、晶粒尺寸大、结合力优秀的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米晶复合超硬涂层
本技术涉及复合涂层
，具体为一种纳米晶复合超硬涂层。
技术介绍
随着近年来航空航天以及核电等行业的快速发展，装备制造业中高强度钢、高温合金以及复合材料等难加工材料使用量急剧增加，同时大量采用高速切削、干切削和微润滑切削工艺，对工模具提出了更高的要求，于是各厂商都在工模具的涂层上进行改良。例如中国专利技术申请号为CN201810270718.0的耐高温低摩擦DLC/AlTiSiN多层复合涂层及其制备方法，所述的DLC/AlTiSiN多层复合涂层，包括基底、基底上的过渡层、以及过渡层上的功能层；所述的功能层由DLC层和AlTiSiN层交替构成。但现有的复合涂层存在着硬度不够高、韧性不够强、致密度低、晶粒尺寸小、结合力不够优秀的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种纳米晶复合超硬涂层，以解决上述
技术介绍
中提出的硬度不够高、韧性不够强、致密度低、晶粒尺寸小、结合力不够优秀的问题。为实现上述目的，本技术提供如下技术方案：一种纳米晶复合超硬涂层，包括基层，所述基层的顶部设置有复合涂层，所述复合涂层包括ATiSiN涂层和ACrSiN涂层，且ATiSiN涂层和ACrSiN涂层由下向上交错设置，所述复合涂层的顶部和前后左右侧均设置有防护层。优选的，上侧所述防护层的顶部与前后左右侧所述防护层的顶部齐平。优选的，所述防护层为厚度5-8nm的A1CrSiN制防护层。优选的，所述A1TiSiN涂层为厚度10-20nm的A1TiSiN涂层，所述A1CrSiN涂层为厚度15-25nm的A1CrSiN涂层。优选的，所述A1TiSiN涂层和A1CrSiN涂层的长和宽相同。与现有技术相比，本技术的有益效果是：1)和国内市场上的主流工模具涂层产品相比，本涂层在获得了更高硬度的同时也展现出更加优良的强韧性；2)涂层产品致密度高、晶粒尺寸小、结合力优良，可有效提高工模具及机械零部件的使用效果和寿命；3)在最外侧额外设计了防护层，辅助提升了整个涂层的硬度。附图说明图1为本技术结构示意图。图中：1基层、2A1TiSiN涂层、3A1CrSiN涂层、4防护层。具体实施方式下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。实施例：请参阅图1，本技术提供一种技术方案：一种纳米晶复合超硬涂层，包括基层1，基层1的顶部设置有复合涂层，这些涂层构成整个涂层的主要结构。复合涂层包括A1TiSiN涂层2和A1CrSiN涂层3，A1TiSiN涂层2和A1CrSiN涂层3都具有高硬度和良好的切削性能，A1TiSiN涂层2和A1CrSiN涂层3均为在硅烷环境中制备的纳米晶层，避免了多元A1TiSi和A1CrSi靶材的使用，且由于采用在硅烷环境中制备的工艺，硅烷流量可调，可以精确控制涂层中硅的含量，所制备涂层可以精确获得不同硅含量条件下涂层的晶粒尺寸、取向等的渐变规律以及成分、结构和硬度、韧性、摩擦系数、切削性能等的关系，且A1TiSiN涂层2和A1CrSiN涂层3由下向上交错设置，复合涂层的顶部和前后左右侧均设置有防护层4，防护层4为在偏压-100V时制得的A1CrSiN制防护层，在偏压-100V时，A1CrSiN的硬度为最高值，但带来了韧性差的损失，适合在最外层为内部涂层提供辅助防护。其中，上侧防护层4的顶部与前后左右侧所述防护层4的顶部齐平，确保涂层整体平整度高，更加耐用。防护层4为厚度5-8nm的硬度高、但韧性较差的A1CrSiN制防护层，在偏压-100V时制得，牺牲了韧性，但换来了更高的硬度，为复合涂层提供辅助的防护作用。A1TiSiN涂层2为厚度10-20nm的A1TiSiN涂层，A1CrSiN涂层3为厚度15-25nm的A1CrSiN涂层，分别利用两涂层硬度和韧性方面的相对优势叠加构成复合涂层，在硬度和韧性方面显著提升。A1TiSiN涂层2和A1CrSiN涂层3的长和宽相同，便于外层防护层4的涂覆。A1TiSiN涂层2和A1CrSiN涂层3都是内部结构为纳米晶—非晶结构的涂层，更容易在技术上实现两涂层的复合多层结构。加工时：将需要涂覆涂层的工模具洗净后输送到电弧离子镀设备中，向电弧离子镀设备中通入N2气体，维持原始偏压，通过弧光离子源在工模具表面镀上基层1，然后维持电弧离子镀设备内气压恒定，改变偏压到-50V，向基层1首先沉积A1TiSiN涂层2，A1TiSiN涂层2采用基于大功率中空阴极离子膜和弧光离子源的工艺进行沉积，然后再在A1TiSiN涂层2顶部沉积长宽相同的A1CrSiN涂层3，然后重复这一过程构成复合涂层，最后将电弧离子镀设备内的偏压改变到-100V，在复合涂层的顶部沉积防护层4，然后将整个涂层翻转角度使得前后左右侧朝上然后分别进行防护层4的沉积，这样就完成了工模具的整个涂层过程。以上显示和描述了本技术的基本原理和主要特征和本技术的优点,对于本领域技术人员而言，显然本技术不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本技术的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本技术；因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本技术的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本技术内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。尽管已经示出和描述了本技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纳米晶复合超硬涂层，包括基层(1)，其特征在于：所述基层(1)的顶部设置有复合涂层，所述复合涂层包括A1TiSiN涂层(2)和A1CrSiN涂层(3)，且A1TiSiN涂层(2)和A1CrSiN涂层(3)由下向上交错设置，所述复合涂层的顶部和前后左右侧均设置有防护层(4)。/n

【技术特征摘要】
1.一种纳米晶复合超硬涂层，包括基层(1)，其特征在于：所述基层(1)的顶部设置有复合涂层，所述复合涂层包括A1TiSiN涂层(2)和A1CrSiN涂层(3)，且A1TiSiN涂层(2)和A1CrSiN涂层(3)由下向上交错设置，所述复合涂层的顶部和前后左右侧均设置有防护层(4)。


2.根据权利要求1所述的一种纳米晶复合超硬涂层，其特征在于：上侧所述防护层(4)的顶部与前后左右侧所述防护层(4)的顶部齐平。


3.根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：鲁明辉，高方健，冯庆兵，
申请(专利权)人：扬州市普锐泰新材料有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32