利索能及
我要发布
收藏
专利号: 2017111084466
申请人: 天津职业技术师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-10-22
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.一种Al含量呈梯度变化的CrAlSiN纳米复合涂层,其特征在于,涂层中从与基体连接处到涂层表面Al含量逐渐从0at.%线性增加至10~30at.%,涂层中Cr含量从与基体连接处过渡层的100at.%逐渐下降至涂层表面的10~30at.%;整个涂层中N和Si含量变化不大,含量分别为40~65at.%和5~15at.%。

2.根据权利要求1所述的Al含量呈梯度变化的CrAlSiN纳米复合涂层,其特征在于,涂层中成分主要通过调节Cr靶、Al靶、Si靶的功率来控制。

3.根据权利要求1所述的Al含量呈梯度变化的CrAlSiN纳米复合涂层,其特征在于:

CrAlSiN纳米复合涂层为面心立方结构的(Cr,Al)N相,其中Al固溶于CrN相中,Si以非晶相Si3N4的形式分布于(Cr,Al)N相晶界处;该组织结构阻止晶粒长大,起到细化晶粒的作用。

4.一种权利要求1至3之一所述的Al含量呈梯度变化的CrAlSiN纳米复合涂层的制备方法,其特征在于,采用高功率脉冲和直流脉冲共溅射技术在金属或硬质合金上沉积具有高硬度、高强度、低应力的Al含量呈梯度变化的CrAlSiN纳米复合涂层。

5.按照权利要求4所述的Al含量呈梯度变化的CrAlSiN纳米复合涂层的制备方法,其特征在于,基体材料在丙酮、酒精、去离子水中依次超声清洗15~30min后,采用N2吹干,并放在真空炉中可以同时自转和公转的转架上。

6.按照权利要求5所述的Al含量呈梯度变化的CrAlSiN纳米复合涂层的制备方法,其特征在于,采用机械泵和分子泵抽真空,当真空室气压优于1×10-3Pa时,打开加热系统将炉腔加热至100~450℃;待炉内真空度再次优于1×10-3Pa时,开启Ar气流量阀,气流量为30~

300sccm,调整节流阀使真空室压强为0.1~1Pa,基体加-800V负偏压,辉光清洗10~30min;

开启Cr靶、Al靶和Si靶,靶材功率均为0.4~2kW,对基体和靶材进行轰击清洗,并将偏压每隔两分钟增加200V;最后将偏压调节至-10~100V,关闭Al靶和Si靶电源,沉积纯Cr金属过渡层10~40min,纯Cr金属过渡层的厚度为100~300nm;之后,进行CrAlSiN纳米复合涂层的沉积。

7.按照权利要求6所述的Al含量呈梯度变化的CrAlSiN纳米复合涂层的制备方法,其特征在于,沉积CrAlSiN纳米复合涂层时,同时通入N2和Ar,其气流量分别为30~300sccm,调整节流阀使真空室压强为0.1~0.8Pa,控制N2/Ar流量比在0.3~4之间;开启Cr靶、Al靶和Si靶,Cr靶和Al靶功率保持不变,功率为0.5~2kW,Al靶功率从0.4kW逐渐线性增加至2kW,沉积时间为120~480min,获得CrAlSiN纳米复合涂层。

8.根据权利要求7所述的Al含量呈梯度变化的CrAlSiN纳米复合涂层的制备方法,其特征在于,CrAlSiN纳米复合涂层的厚度为1~10μm,根据所需涂层厚度调整工艺参数:靶材功率、转速、沉积时间、沉积压强、N2/Ar流量比值。

9.根据权利要求7所述的Al含量呈梯度变化的CrAlSiN纳米复合涂层的制备方法,其特征在于,CrAlSiN纳米复合涂层的硬度为20~55GPa,弹性模量为300~500GPa,内应力为0.1~0.8GPa,具有较好的抗高温氧化性能,与基体结合良好。