一种含有多层结构的高强韧纳米复合涂层及其制备方法

专利主权项内容

1.一种含有多层结构的高强韧纳米复合涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，将金属基体抛光后经过丙酮、酒精、纯水各超声清洗5~25min，放入烘箱烘干10~40min，金属基体装夹至转架，安装方式为1~3重旋转，转架转速为0.5~4.5rpm，腔体抽真空，当高功率脉冲磁控溅射腔体真空度低于5×10Pa时开启加热系统，将腔体加热至300~500℃，保持加热时间30~60min，清除腔体内残余气体；到达规定温度后再次抽真空至5×10Pa，开启清洗程序；-1-3S2，在高功率脉冲磁控溅射设备腔体中充入100~600sccm氩气，首先，转动圆柱靶内部磁场方向为180°，刻蚀面朝向腔体内壁，开启靶材磁控溅射电源，调节功率为2~5kW，靶材旋转速度为5~20rpm，清洗靶材，清洗时间为5~30min；S3，开启电弧增强辉光放电装置对金属基体进行刻蚀清洗，采用负偏压递增模式，阶段一：负偏压由低到高梯度上升刻蚀；阶段二：高负偏压持续刻蚀；S4，刻蚀结束后降低基体负偏压至20~150V，调整电源功率，脉冲占空比，脉冲峰值电压，脉冲峰值电流、氮气流量等参数，依次沉积AlTiN粘结层，AlTiN/TiSiN多层结构支撑层，TiSiN工作面层；沉积AlTiN粘结层：开启AlTi圆柱靶材高功率脉冲磁控溅射电源，调节AlTi靶电源参数，调节电源功率20kW，占空比为25%，脉冲峰值电压为500V，峰值电流为350A，氮气流量为130sccm，基体负偏压为43V，粘结层厚度为500nm；沉积AlTiN/TiSiN多层交替结构支撑层：调节AlTi靶/TiSi靶电源参数，调节电源功率20kW，占空比为25%，脉冲峰值电压为500V，峰值电流为350A，氮气流量为130sccm，基体负偏压为80V，开启AlTi靶材，控制子层AlTiN厚度为300nm；关闭AlTi电源，开启TiSi电源，调节电源功率20kW，占空比为30%，脉冲峰值电压为500V，峰值电流为300A，氮气流量为50sccm，基体负偏压为55V，控制子层TiSiN厚度为300nm，循环6次；沉积TiSiN工作面层：调节TiSi靶电源参数，调节电源功率20kW，占空比为25%，脉冲峰值电压为500V，峰值电流为350A，氮气流量为60sccm，基体负偏压为55V，沉积厚度为1μm；S5，待沉积结束后，腔体温度降低至200℃以下，得到含有多层结构的高强韧纳米复合涂层；所述AlTiN粘结层各元素按照原子百分比为：Al：20~30%，Ti：15~35%，N：40~55%；所述AlTiN/TiSiN多层结构支撑层中AlTiN子层和TiSiN子层交替沉积，AlTiN子层厚度为100~600 nm，TiSiN子层厚度为100~700 nm，所述TiSiN子层各元素按照原子百分比为：Ti：20~50%，Si：3~7%，N：35~50%；所述TiSiN工作面层各元素按照原子百分比为：Ti：25~45%，Si：8~15%，N：40~55%；所述步骤S3中阶段一中刻蚀负偏压为30~200V，刻蚀时间为5min，刻蚀负偏压在5min内逐步上升，阶段二中刻蚀负偏压为200~400V，刻蚀时间为20~40min。