[发明专利]高硬度高弹性模量CrAlN/AlON纳米多层涂层材料及其制备方法

权利要求书

1.一种高硬度高弹性模量CrAlN/AlON纳米多层涂层材料，其特征在于：所述涂层材料由多个CrAlN层和AlON层构成，各CrAlN层和AlON层交替沉积在基体上形成纳米量级多层结构，其总厚度为1.9-2.5μm，每一CrAlN层厚度为5nm，每一AlON层厚度为0.3-1.8nm。

2.根据权利要求1所述的高硬度高弹性模量CrAlN/AlON纳米多层涂层材料，其特征在于：所述AlON层中的氮含量不超过氮氧总和的50％。

3.根据权利要求1所述的高硬度高弹性模量CrAlN/AlON纳米多层涂层材料，其特征在于：所述AlON层厚度小于1.0nm时被CrAlN所晶化，为面心立方结构。

4.根据权利要求1所述的高硬度高弹性模量CrAlN/AlON纳米多层涂层材料，其特征在于：所述基体为金属、硬质合金、陶瓷或塑料。

5.一种制备权利要求1所述的高硬度高弹性模量CrAlN/AlON纳米多层涂层材料的方法，其特征在于：该制备方法采用反应溅射法制备所述CrAlN/AlON多层涂层，其方法步骤如下：

(1)清洗基体

首先将经抛光处理后的基体送入超声波清洗机，在分析纯的无水酒精和丙酮中利用15-30kHz超声波进行清洗5-10min；然后进行离子清洗，即将基体装进真空室，抽真空到5×10^-3Pa后通入Ar气，维持真空度在2-4Pa，用中频对基体进行为时30min的离子轰击，功率为80-100W；

(2)交替溅镀CrAlN层和AlON层

将基体置入多靶磁控溅射仪并交替停留在CrAl靶和Al₂O₃靶之前，通过溅镀获得由多个CrAlN层和AlON层交替叠加的纳米量级多层涂层，过程中调整靶功率和沉积时间以控制每一涂层的厚度；溅镀的工艺参数为：

采用纯度99.5％的Al_xCr_1-x(at％原子分数)合金靶，直径为75mm；Ar气流量：10-50sccm，N₂气流量：1-30sccm，CrAlN层溅射功率116.5-118.8W，时间15s；AlON层溅射功率80-120W，时间1-10s；靶基距3-7cm；0.5≤Ar/N₂≤3；总气压范围0.1-0.4Pa；基体温度300℃。