【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于物理气相沉积涂层表面改性，涉及一种crn/craln/tialn纳米多层及其制备方法。
技术介绍
1、涂层防护技术作为一种重要表面改性技术，应用范围越来越广泛，涂层防护技术也有了快速的发展，其中包括磁控溅射技术为基础的表面工程技术也大力发展起来，其发展与应用对刀具切削性能的提升，进而推动切削加工技术的进步起到了十分关键的作用。
2、涂层刀具结合了涂层具有的高耐磨性、低摩擦系数和基本所具有的高韧性、高强度的优点，大幅度改善了刀具的机械性能。但是，其抗氧化性无法满足现代高速干式切削技术的发展，在使用过程中因高温易发生剥落导致防护失效，从而对新型涂层的开发和拓展有重要意义。
3、专利cn108531874a公开了一种craln/tialn纳米多层硬质涂层的制备方法，采用ti作为过渡层溅射靶材，用cral合金靶和tial合金靶作为多层膜溅射靶材。但该专利涂层的抗氧化性不佳，在高速干式切削加工时由于温度过高，对涂层的抗氧化性要求较高，达到一定温度时，tio2快速沉积在涂层中的缺陷和裂缝，ti氧化物不断生长导致裂纹扩展甚至剥落，氧气迅速进入涂层内部，抗氧化性降低，故该专利涂层并不能满足工业加工上的要求。
4、专利cn112941463a公开了一种钛合金表面纳米多层氧氮化物耐蚀防护涂层及其制备方法和应用，所述防护涂层由下到上包括基体、cr打底层、crn过渡层和cron/tion纳米多层；cron/tion纳米多层是由cron层与tion层交替沉积而成。虽然该专利涂层采用了cron层与tion层
技术实现思路
1、本专利技术的目的就是为了克服上述现有技术存在的至少一种缺陷而提供一种crn/craln/tialn纳米多层及其制备方法，本专利技术提高涂层硬度、耐高温及抗氧化性，使涂层使用寿命大大增强。
2、本专利技术的目的可以通过以下技术方案来实现：
3、本专利技术的技术方案之一在于，提供一种crn/craln/tialn纳米多层，该纳米多层包括依次沉积于基体表面的crn打底层和具有周期性调制结构的crn/craln/tialn复合多层，所述crn/craln/tialn复合多层的一个周期包括最内层的crn层、过渡层的craln层和最外层的tialn层，所述crn/craln/tialn复合多层采用一个周期时纳米多层的总厚度为269～315nm，所述crn/craln/tialn复合多层的周期数为1～600。
4、进一步地，所述crn打底层的厚度为260～300nm，所述crn/craln/tialn复合多层一个周期的总厚度为9～15nm。
5、进一步地，所述crn层的厚度为3～5nm，所述craln层的厚度为4～6nm，所述tialn层的厚度为2～4nm。
6、本专利技术的技术方案之一在于，提供一种crn/craln/tialn纳米多层的制备方法，该方法通过磁控溅射，采用cr靶、cral合金靶和tial合金靶作为溅射靶材，于基体表面制备crn/craln/tialn纳米多层，包括以下步骤：
7、s1、基体预处理：清洗基体；
8、s2、靶材清洁：通入惰性气体，cr靶、cral靶和tial靶清洁，去除靶材表面的杂质；
9、s3、基体处理：通入惰性气体，采用cr靶刻蚀基体；
10、s4、crn打底层制备：通入反应气体，采用cr靶进行沉积，得到crn打底层；
11、s5、crn层制备：通入反应气体，采用cr靶进行沉积，得到crn层；
12、s6、craln层制备：通入反应气体，采用cral靶进行沉积，得到craln层；
13、s7、tialn层制备：通入反应气体，采用tial靶进行沉积，得到tialn层。
14、作为优选的技术方案，步骤s1中清洗基体的方法包括以下步骤：
15、将基体放入第一清洗液中超声清洗，再放入第二清洗液中浸泡清洗，随后吹干。
16、作为优选的技术方案，所述第一清洗液包括丙酮，浓度为70～90％，所述超声清洗的频率为20～40khz，时间为10～20min；
17、所述第二清洗液包括乙醇，浓度为90～99％，所述浸泡清洗的时间为5～10min。
18、进一步地，步骤s2中惰性气体的流量为150～210sccm；
19、清洁的cr靶、cral靶和tial靶电流均为100～130a，时间为10～15min。
20、作为优选的技术方案，步骤s2中惰性气体为氩气。
21、进一步地，步骤s3中惰性气体的流量为150～210sccm，真空度为3.0～5.2pa，温度为350～450℃；
22、刻蚀的偏压为-850～-750v，cr靶功率为100～120w，时间为10～15min。
23、作为优选的技术方案，步骤s3中惰性气体为氩气。
24、进一步地，步骤s4中反应气体为氮气，流量为160～200sccm，真空度为3.0～5.2pa，温度为350～450℃；
25、沉积的偏压为-115～-75v，cr靶功率为260～320w，时间为26～30min。
26、进一步地，步骤s5中反应气体为氮气，流量为160～200sccm，真空度为3.0～5.2pa，温度为350～450℃；
27、沉积的偏压为-115～-75v，cr靶功率为100～160w，cr原子百分比含量为99.80～99.99％，时间为1.5～2.5min。
28、进一步地，步骤s6中反应气体为氮气，流量为160～200sccm，真空度为3.0～5.2pa，温度为350～450℃；
29、沉积的偏压为-115～-75v，cral靶功率为100～160w，cr原子百分比含量为28～32％，al原子百分比含量为68～72％，时间为2～3min。
30、进一步地，步骤s7中反应气体为氮气，流量为160～200sccm，真空度为3.0～5.2pa，温度为350～450℃；
31、沉积的偏压为-115～-75v，tial靶功率为100～160w，ti原子百分比含量为32～34％，al原子百分比含量为66～68％，时间为1～2min。
32、近些年来，涂层发展由二元氮化物涂层逐步到多元氮化物涂层，逐步提高了基体材料的高温抗氧化性等机械性能。复合多层的结构为crn/craln/tialn，crn打底层中cr的添加可以起到促进表层致密氧化层的生成，从而改善涂层的抗氧化性，并且涂层的抗氧化性随着cr含量的增加而增加。
33、由于本专利技术多用于高速干式切削领域，涂层刀具在使用过程中温度常达到1000℃以上，而本专利技术在750～85本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种CrN/CrAlN/TiAlN纳米多层，其特征在于，该纳米多层包括依次沉积于基体(1)表面的CrN打底层(2)和具有周期性调制结构的CrN/CrAlN/TiAlN复合多层，所述CrN/CrAlN/TiAlN复合多层的一个周期包括最内层的CrN层(3)、过渡层的CrAlN层(4)和最外层的TiAlN层(5)，所述CrN/CrAlN/TiAlN复合多层采用一个周期时纳米多层的总厚度为269～315nm，所述CrN/CrAlN/TiAlN复合多层的周期数为1～600。
2.根据权利要求1所述的一种CrN/CrAlN/TiAlN纳米多层，其特征在于，所述CrN打底层(2)的厚度为260～300nm，所述CrN/CrAlN/TiAlN复合多层一个周期的总厚度为9～15nm。
3.根据权利要求2所述的一种CrN/CrAlN/TiAlN纳米多层，其特征在于，所述CrN层(3)的厚度为3～5nm，所述CrAlN层(4)的厚度为4～6nm，所述TiAlN层(5)的厚度为2～4nm。
4.一种如权利要求1至3中任一所述的CrN/CrAlN/TiAlN纳米多
5.根据权利要求4所述的一种CrN/CrAlN/TiAlN纳米多层的制备方法，其特征在于，步骤S2中惰性气体的流量为150～210sccm；
6.根据权利要求4所述的一种CrN/CrAlN/TiAlN纳米多层的制备方法，其特征在于，步骤S3中惰性气体的流量为150～210sccm，真空度为3.0～5.2Pa，温度为350～450℃；
7.根据权利要求4所述的一种CrN/CrAlN/TiAlN纳米多层的制备方法，其特征在于，步骤S4中反应气体为氮气，流量为160～200sccm，真空度为3.0～5.2Pa，温度为350～450℃；
8.根据权利要求4所述的一种CrN/CrAlN/TiAlN纳米多层的制备方法，其特征在于，步骤S5中反应气体为氮气，流量为160～200sccm，真空度为3.0～5.2Pa，温度为350～450℃；
9.根据权利要求4所述的一种CrN/CrAlN/TiAlN纳米多层的制备方法，其特征在于，步骤S6中反应气体为氮气，流量为160～200sccm，真空度为3.0～5.2Pa，温度为350～450℃；
10.根据权利要求4所述的一种CrN/CrAlN/TiAlN纳米多层的制备方法，其特征在于，步骤S7中反应气体为氮气，流量为160～200sccm，真空度为3.0～5.2Pa，温度为350～450℃；
...【技术特征摘要】
1.一种crn/craln/tialn纳米多层，其特征在于，该纳米多层包括依次沉积于基体(1)表面的crn打底层(2)和具有周期性调制结构的crn/craln/tialn复合多层，所述crn/craln/tialn复合多层的一个周期包括最内层的crn层(3)、过渡层的craln层(4)和最外层的tialn层(5)，所述crn/craln/tialn复合多层采用一个周期时纳米多层的总厚度为269～315nm，所述crn/craln/tialn复合多层的周期数为1～600。
2.根据权利要求1所述的一种crn/craln/tialn纳米多层，其特征在于，所述crn打底层(2)的厚度为260～300nm，所述crn/craln/tialn复合多层一个周期的总厚度为9～15nm。
3.根据权利要求2所述的一种crn/craln/tialn纳米多层，其特征在于，所述crn层(3)的厚度为3～5nm，所述craln层(4)的厚度为4～6nm，所述tialn层(5)的厚度为2～4nm。
4.一种如权利要求1至3中任一所述的crn/craln/tialn纳米多层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
5.根据权利要求4所述的一种crn/craln/tialn纳米多层的制备...
【专利技术属性】
技术研发人员：张而耕，徐晶晶，黄彪，周琼，陈强，梁丹丹，
申请(专利权)人：上海应用技术大学，
类型：发明
国别省市：
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