本发明专利技术属于薄膜材料技术领域。本发明专利技术公开了一种超耐磨的复合涂层，包括粘结层、支撑层和耐磨层，支撑层附着在粘结层上面，主耐磨层附着在支撑层上面；粘结层为Cr，支撑层为CrN，耐磨层是由TiAlN层、TaN层与CrTiAlN层交替构成的多层复合涂层。本发明专利技术在TiAlN涂层基础上制备多层调制结构有望获得高硬度、高弹性模量、摩擦学性能优异以及高温抗氧化性能良好的复合涂层。TaN涂层具有高的热稳定性、高硬度和良好的界面稳定性等特性。将TaN引入硬质涂层材料中作为过渡层，可以阻止裂纹的产生与扩散，从而提高涂层与基体的粘附性与断裂韧性。从而提高涂层与基体的粘附性与断裂韧性。
【技术实现步骤摘要】
一种超耐磨的复合涂层及制备方法和在牙板模具上的应用
[0001]本专利技术涉及薄膜材料
，更具体的说是涉及一种超耐磨的复合涂层制备方法及其在牙板模具上的应用。
技术介绍
[0002]牙板模具是用两块相同的、搓丝面有与螺栓螺纹的牙形相同螺旋角相同的牙形，在牙板模具相互运动时把两牙板之间的螺栓坯搓出螺纹的模具。
[0003]模具在使用过程中主要出现磨损、腐蚀、塑性变形和断裂等失效形式，模具的失效导致其使用寿命缩短，其中，磨损是造成模具使用寿命缩短的主要原因。采用表面工程技术在模具表面制备一层或多层复合的耐磨涂层是一个非常有效的途径,可以大幅度提高模具表面的耐磨损性能，该项技术已广泛应用于模具工业中。
技术实现思路
[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种超耐磨的复合涂层，通过TiAlN层、TaN 层与CrTiAlN层交替构成的多层复合涂层，具有超耐磨、耐腐蚀性强以及高延展性的优点。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0006]本专利技术的目的之一是提供一种超耐磨的复合涂层，包括粘结层、支撑层和耐磨层，支撑层附着在粘结层上面，主耐磨层附着在支撑层上面；粘结层为Cr，支撑层为CrN，耐磨层是由TiAlN层、TaN层与CrTiAlN层交替构成的多层复合涂层。
[0007]优选的，粘结层厚度为70～90纳米，支撑层厚度为300～400纳米，主耐磨层厚度为5～8微米。
[0008]优选的，所述TiAlN层为纳米晶结构，每层TiAlN厚度为0.4～0.8微米，晶粒尺寸为10～20纳米；每层TaN层厚度为0.3～1微米，晶粒尺寸为10～ 30纳米；所述CrTiAlN层为CrN和TaN交替构成的超晶格结构，每层CrTiAlN 厚度为1～3微米，调制周期为4～20纳米。
[0009]本专利技术的目的之二是将超耐磨的复合涂层沉积在压板模具上，牙板模具基体为硬质合金。
[0010]本专利技术的目的之三是提供一种超耐磨的复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0011](1)预处理：将硬质合金基体进行机械研磨、抛光，首先在肥皂水中清洗并用去离子水冲洗，然后依次浸入丙酮和酒精中分别进行超声清洗各 8
‑
12min，冷风吹干备用；
[0012](2)在Ar气环境、真空度1.5
×
10
‑2～2.5
×
10
‑2Pa、200～400℃、
‑
600～
ꢀ‑
900V偏压条件下，打开多弧Cr靶在硬质合金基体上沉积Cr粘结层；然后在氮气环境、真空度1.5～3.0Pa、300～400℃、
‑
100～
‑
400V偏压条件下，在Cr 粘结层上沉积CrN支撑层；
[0013](3)在氮气环境下，真空度3.0～5.0Pa、300～400℃、偏压
‑
50～
‑
200V 条件下，打开TiAl靶，在CrN支撑层上沉积耐磨层，耐磨层为TiAlN层、TaN 层与CrTiAlN层交替构成的多层复合涂层；沉积结束后，将硬质合金基体放入真空管式炉中，通入氮气氛保护，在500～800℃下退火处理后，随炉冷却后取出硬质合金基体。
[0014]经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本专利技术有益效果如下：
[0015]在TiAlN涂层基础上制备多层调制结构有望获得高硬度、高弹性模量、摩擦学性能优异以及高温抗氧化性能良好的复合涂层。TaN涂层具有高的热稳定性、高硬度和良好的界面稳定性等特性。将TaN引入硬质涂层材料中作为过渡层，可以阻止裂纹的产生与扩散，从而提高涂层与基体的粘附性与断裂韧性。
[0016]本专利技术在TiAlN涂层基础上引入TaN层，制备TiAlN/TaN纳米多层涂层，可以产生超晶格效应，进而改善硬质合金表面涂层的硬度和摩擦磨损性能，同时进一步提高涂层的耐腐蚀性和延展性。
具体实施方式
[0017]下面对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。
[0018]本专利技术实施例公开了一种超耐磨的复合涂层，包括粘结层、支撑层和耐磨层，支撑层附着在粘结层上面，主耐磨层附着在支撑层上面；粘结层为Cr，支撑层为CrN，耐磨层是由TiAlN层、TaN层与CrTiAlN层交替构成的多层复合涂层。
[0019]进一步地，粘结层厚度为70～90纳米，支撑层厚度为300～400纳米，主耐磨层厚度为5～8微米。
[0020]进一步地，所述TiAlN层为纳米晶结构，每层TiAlN厚度为0.4～0.8微米，晶粒尺寸为10～20纳米；每层TaN层厚度为0.3～1微米，晶粒尺寸为 10～30纳米；所述CrTiAlN层为CrN和TaN交替构成的超晶格结构，每层 CrTiAlN厚度为1～3微米，调制周期为4～20纳米。
[0021]本专利技术将超耐磨的复合涂层沉积在压板模具上，牙板模具基体为硬质合金。
[0022]上述超耐磨的复合涂层的制备方法，包括以下步骤：
[0023](1)预处理：将硬质合金基体进行机械研磨、抛光，首先在肥皂水中清洗并用去离子水冲洗，然后依次浸入丙酮和酒精中分别进行超声清洗各 8
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12min，冷风吹干备用；
[0024](2)在Ar气环境、真空度1.5
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‑2Pa、200～400℃、
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900V偏压条件下，打开多弧Cr靶在硬质合金基体上沉积Cr粘结层；然后在氮气环境、真空度1.5～3.0Pa、300～400℃、
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100～
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400V偏压条件下，在Cr 粘结层上沉积CrN支撑层；
[0025](3)在氮气环境下，真空度3.0～5.0Pa、300～400℃、偏压
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50～
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200V 条件下，打开TiAl靶，在CrN支撑层上沉积耐磨层，耐磨层为TiAlN层、TaN 层与CrTiAlN层交替构成的多层复合涂层；沉积结束后，将硬质合金基体放入真空管式炉中，通入氮气氛保护，在500～800℃下退火处理后，随炉冷却后取出硬质合金基体。
[0026]实施例1
[0027](1)预处理：将硬质合金基体进行机械研磨、抛光，首先在肥皂水中清洗并用去离子水冲洗，然后依次浸入丙酮和酒精中分别进行超声清洗各8min，冷风吹干备用；
[0028](2)在Ar气环境、真空度1.5
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‑2Pa、200℃、
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600V偏压条件下，打开多弧Cr靶在硬质合金基体上沉积Cr粘结层；然后在氮气环境、真空度1.5Pa、 3本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种超耐磨的复合涂层，其特征在于，包括粘结层、支撑层和耐磨层，支撑层附着在粘结层上面，主耐磨层附着在支撑层上面；粘结层为Cr，支撑层为CrN，耐磨层是由TiAlN层、TaN层与CrTiAlN层交替构成的多层复合涂层。2.根据权利要求1所述的一种超耐磨的复合涂层，其特征在于，粘结层厚度为70~90纳米，支撑层厚度为300~400纳米，主耐磨层厚度为5~8微米。3.根据权利要求1所述的一种超耐磨的复合涂层，其特征在于，所述TiAlN层为纳米晶结构，每层TiAlN厚度为0.4～0.8微米，晶粒尺寸为10～20纳米；每层TaN层厚度为0.3～1微米，晶粒尺寸为10～30纳米；所述CrTiAlN层为CrN和TaN交替构成的超晶格结构，每层CrTiAlN厚度为1～3微米，调制周期为4～20纳米。4.权利要求1~3任一项所述的一种超耐磨的复合涂层在压板模具上的应用，其特征在于，超耐磨的复合涂层的粘结层沉积在压板模具的基体上。5.权利要求1~3任一项所述的一种超耐磨的复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）预处理：将硬质合金基体进行机械研磨、抛光，首先在肥皂水中清洗并用去离子水冲洗，然后依...
【专利技术属性】
技术研发人员：ꢀ七四专利代理机构，
申请(专利权)人：长三角嘉兴纳米科技产业发展研究院长三角海盐纳米镀膜技术与智能装备研究院，
类型：发明
国别省市：
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