一种表面预氧化的AlCrVTiSiON纳米梯度涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种表面预氧化的AlCrVTiSiON纳米梯度涂层及其制备方法，属于涂层技术领域。所述AlCrVTiSiON纳米梯度涂层是采用电弧离子镀膜技术制备,具体制备时，靶材选取金属Cr靶、V靶、AlCrSi靶、AlTiSi靶。为进一步提升涂层的耐热能力、增加服役过程中的切削用量，在涂层表层实施预氧化，最终形成O元素含量由内至外呈梯度增加的AlCrVTiSiON纳米梯度涂层。制备出的涂层具有良好的耐热性能,适用于高速切削,提高加工效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及涂层，具体涉及一种表面预氧化的alcrvtision纳米梯度涂层及其制备方法。

技术介绍

1、面心立方结构涂层具有高硬度、高耐磨性和优异的热稳定性能等特点，广泛应用于工业加工领域。涂层通过添加氧气形成氮氧化物涂层，比氮化物涂层具有更好的抗氧化性。然而，o元素掺杂过多会导致非晶氧化物相的形成，并导致机械性能急剧下降。v元素与o元素反应易生成v2o5，其在高温下具有较低的剪切强度，可以用作固体润滑剂。这些氧化物可以在高温下显著增强涂层抗氧化性。然而，润滑氧化物涂层不能直接用做机械应用中的保护涂层，大多数研究都集中在将形成氧化物的元素添加到硬质金属氮化物涂层中，旨在保证涂层硬度的同时，实现低摩擦系数。氧化钒是研究最多的润滑氧化物之一，特别是斜方晶系α-v2o5，它具有稳定的晶体结构。另外，涂层中的al元素和cr元素也能提升涂层抗氧化性，但只有在涂层中生成α相铝铬氧化物结构时才能有效防止高温氧化，并提升涂层耐磨性，从而延长涂层刀具使用寿命。这些α-(al,cr)2o3基涂层能够承受高强度材料干铣削过程中的极高温度，同时表现出高耐磨性。

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【技术保护点】

1.一种表面预氧化的AlCrVTiSiON纳米梯度涂层，其特征在于：该纳米梯度涂层沉积于金属或硅片基材上，其由内至外的O元素含量逐渐增加，涂层表面为AlCrVTiSiON氧化物防护层。

2.根据权利要求1所述的表面预氧化的AlCrVTiSiON纳米梯度涂层，其特征在于：所述AlCrVTiSiON纳米梯度涂层与基材之间为CrN过渡层，CrN过渡层上先沉积AlCrVTiSiN功能层再进行预氧化获得AlCrVTiSiON纳米梯度涂层；所形成的纳米梯度涂层总厚度控制在2～5μm。

3.根据权利要求1所述的表面预氧化的AlCrVTiSiON纳米梯度涂层，其特征在于：所述Al...

【技术特征摘要】

1.一种表面预氧化的alcrvtision纳米梯度涂层，其特征在于：该纳米梯度涂层沉积于金属或硅片基材上，其由内至外的o元素含量逐渐增加，涂层表面为alcrvtision氧化物防护层。

2.根据权利要求1所述的表面预氧化的alcrvtision纳米梯度涂层，其特征在于：所述alcrvtision纳米梯度涂层与基材之间为crn过渡层，crn过渡层上先沉积alcrvtisin功能层再进行预氧化获得alcrvtision纳米梯度涂层；所形成的纳米梯度涂层总厚度控制在2～5μm。

3.根据权利要求1所述的表面预氧化的alcrvtision纳米梯度涂层，其特征在于：所述alcrvtision纳米梯度涂层包括fcc-(al,cr,v)n相、fcc-tio相、hcp-cr2n相、bcc-tivn相以及少量非晶相。

4.根据权利要求1或3所述的表面预氧化的alcrvtision纳米梯度涂层，其特征在于：所述alcrvtision纳米梯度涂层的硬度和弹性模量最高可达28.0gpa和405.3gpa，h/e和h3/e*2最大值可达到0.069和0.111gpa，此时涂层临界载荷为55.2n。

5.根据权利要求1或3所述的表面预氧化的alcrvtision纳米梯度涂层，其特征在于：所述alcrvtision纳米梯度涂层中，v元素含量为19.0-27.0wt.％，o元素含量为8.5-24.0wt.％，涂层表层的o元素含量为20.0-24.0wt.％。

6.根据权利要求1或3所述的表面预氧化的alcrvtision纳米梯度涂层的制备方法，其特征在于：该alcrvtision纳米梯度涂层是采用电弧离子镀膜技术在基体上沉积而成，通过线性调节v靶电流从而控制v含量变化，并在涂层表面实施预氧化进而形成alcrvtision纳米梯度涂层；其中：靶材选取alcrsi、altisi合金靶和金属v靶、cr靶；先在基体上沉积15～20min金属化合物crn过渡层，随后沉积alcrvtisin功能层并进行预氧化；沉积alcrvtisin功...

【专利技术属性】
技术研发人员：王铁钢，张蕊，许梦娇，刘艳梅，阎兵，
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：