[发明专利]一种高Al含量的AlTiN复合涂层及制备方法

权利要求书

1.一种高Al含量的AlTiN涂层，其特征在于：所述AlTiN涂层与基体之间有一层10~300 nm厚的纯Ti金属层，以提高涂层与基体之间的结合力；所述AlTiN涂层总的厚度为2~10 μm；

所述AlTiN涂层中，Al含量为25~35 at.%，Ti含量为15~20 at.%，N含量为45~55 at.%；其中Al/(Al+Ti)= 0.55~0.7；

所述AlTiN涂层由面心立方结构的（Al，Ti）N相组成，涂层的衍射峰位于TiN和AlN相衍射峰的中间，但离AlN相衍射峰更近一些。

2.根据权利要求1所述的AlTiN涂层的制备工艺，其特征在于：该工艺采用AIP-650型电弧离子镀膜仪在高速钢和硬质合金上沉积具有高硬度、高耐蚀性能的AlTiN涂层；分别采用纯Ti金属和纯Al金属作为靶材，4个纯Ti靶和4个纯Al靶相间地均匀分布在炉子的内腔周围；沉积AlTiN涂层时，N₂和Ar气流量为50~150 sccm，调整节流阀使真空室压强为0.5~3 Pa，控制N₂/Ar比在0.5~1.5之间；同时开启4个纯Al靶和纯Ti靶，电流均为50~150 A，沉积AlTiN涂层，时间为30~120 min。

3.根据权利要求2所述的AlTiN涂层的制备工艺，其特征在于：沉积前，基体材料经过除油和干燥预处理后，放入正对靶材的转架上，转架可以同时自转和公转，公转速度为5~40 r/min，靶基距为150 mm。

4.按照权利要求2所述的AlTiN涂层的制备工艺，其特征在于：沉积前，采用机械泵和分子泵抽真空；当真空室气压优于1×10^-3 Pa时，打开加热系统将炉腔加热至200~500 ºC。

5.按照权利要求4所述的AlTiN涂层的制备工艺，其特征在于：真空室温度达到200~500 ºC后，打开Ar气流量阀，气流量为50~ 150 sccm，调整节流阀使真空室压强为0.1~2 Pa，基片加-600~1000 V负偏压，开启4个纯Ti靶，靶材电流均为50~150 A，对基体进行辉光溅射清洗10~30 min。

6.按照权利要求2所述的AlTiN涂层的制备工艺，其特征在于：沉积纯Ti金属层时，负偏压为-10~200 V，真空室压强为0.1~2 Pa，仅开启4个纯Ti靶，时间5~20 min。