[发明专利]一种CN-MCN超硬自润滑纳米复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种CN-MCN超硬自润滑纳米复合涂层，其特征在于：在基体表面有从内到外由结合层、过渡层、支撑层、润滑层依次构成的复合涂层，且：

1）结合层的材料为过渡金属M，其中M为Ti、Cr、Zr或Mo；

2）过渡层的材料为M的氮化物，即MN；

3）支撑层的材料为M的渐变碳氮化物，即MCxN，其中0<x≤1；

4）润滑层的材料为氮化碳与M的碳氮化物形成的复合涂层，即CN-MCN。

2.如权利要求1所述的CN-MCN超硬自润滑纳米复合涂层，其特征在于：所述复核涂层中：

1）结合层厚度为10-100纳米；

2）过渡层厚度为100-1000纳米；

3）支撑层厚度为100-2000纳米；

4）润滑层厚度为1-5微米。

3.如权利要求1或2所述的CN-MCN超硬自润滑纳米复合涂层，其特征在于：所述的基体为硬质合金、不锈钢、高速钢、碳钢或模具钢。

4.如权利要求1或2所述的CN-MCN超硬自润滑纳米复合涂层，其特征在于：所述润滑层中MCN为纳米晶，晶粒尺寸为3-20nm；CN为非晶相，CN含量为1-20 at%。

5.一种如权利要求1所述的CN-MCN超硬自润滑纳米复合涂层的制备方法，其特征在于：由下述步骤依次形成：

1）在基体表面沉积结合层，该结合层的材料为过渡金属M层，其中M为Ti、Cr、Zr或Mo；

2）在上步得到的结合层上沉积过渡层，该过渡层的材料为M的氮化物，即MN；

3）在上步得到的过渡层上沉积支撑层，该支撑层的材料为M的渐变碳氮化物，即MCxN，其中0<x≤1；

4）在上步得到的支撑层上沉积润滑层，该润滑层的材料为氮化碳与M的碳氮化物形成的复合涂层，即CN-MCN；自然冷却，即得。

6.如权利要求5任一所述的CN-MCN超硬自润滑纳米复合涂层的制备方法，其特征在于：

1）所述结合层的沉积条件为：温度为50－500℃，气压0.005-0.03Pa，电压－800V到－1000V偏压；

2）所述过渡层的沉积条件为：氮气环境下，气压0.3-3Pa，电压－100V到－200V偏压；

3）所述过渡层的沉积条件为：在保证氮气流量条件下逐步通入乙炔，乙炔流量的逐步增大至乙炔和氮气的流量比为1:1，气压0.1-2Pa，电压－50V到－200V偏压；

4）所述润滑层的沉积条件为：氮气和乙炔的环境下，电压－50V到－200V偏压、气压0.5-2.5Pa。

7.如权利要求5或6所述的CN-MCN超硬自润滑纳米复合涂层的制备方法，其特征在于：所述的基体为硬质合金、不锈钢、高速钢、碳钢或模具钢。

8.如权利要求5或6所述的CN-MCN超硬自润滑纳米复合涂层的制备方法，其特征在于：所述润滑层中MCN为纳米晶，晶粒尺寸为3-20nm；CN为非晶相，CN含量为1-20 at%。