[发明专利]一种自组装纳米氧氮化物耐高温涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种自组装纳米氧氮化物耐高温涂层的制备方法，其特征在于，包括如下具体步骤：

S1.金属基体清洗：将基体抛光处理，然后先后用丙酮、酒精超声清洗8～18min，再用氮气吹干后装入真空室内；

S2.Ar和金属离子轰击：将靶材Cr靶、AlTi靶和AlCr(Si)靶安装进设备，打开加热器升温至250～550℃，将真空室抽真空至真空度1.0～6.0×10^-3Pa；然后通入200～350sccm的Ar气，设置工件支架偏压-800～-1000V，对基体表面进行溅射清洗，轰击时间8～18min；再将偏压降至-500～-700V，点燃Cr靶，靶材电流65～155A，用高能Cr离子轰击基体2～15min，活化金属基体表面以提高膜-基结合力；

S3.沉积AlTiN支撑层：采用电弧离子镀法，将偏压调至-100～-200V，通入200～300sccm的N₂气，调节气压至1.0～3.0Pa，点燃AlTi靶，沉积AlTiN过渡层15～40min；

S4.沉积纳米多层涂层：通入O₂和N₂，调节样品转架自转速度和公转速度，控制气压在1.5～3.5Pa，点燃AlCr(Si)靶，靶材电流65～155A，偏压-65～-200V，沉积时间0.5～2.5h；

S5.关闭电弧电源，待真空室温度降至室温，打开真空室取出基体，在基体表面形成的涂层，即为自组装纳米氧氮化物涂层，所述自组装纳米氧氮化物涂层包括AlTiN支撑层、富氧层CrAl(Si)ON和富氮层CrAl(Si)ON，所述富氧层和富氮层交替沉积在AlTiN支撑层上。

2.根据权利要求1所述自组装纳米氧氮化物耐高温涂层的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述自转速度为1～8r/min，所述公转速度为0～8r/min。

3.根据权利要求1所述自组装纳米氧氮化物耐高温涂层的制备方法，其特征在于，步骤S3中所述AlTi靶的各元素原子百分比为Al：55～70at.％，Ti：30～35at.％。

4.根据权利要求1所述自组装纳米氧氮化物耐高温涂层的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述O₂占O₂和N₂总体积的5～30％。

5.根据权利要求1所述自组装纳米氧氮化物耐高温涂层的制备方法，其特征在于，步骤S4中所述CrAlSi靶的各元素原子百分比为Cr：20～35at.％，Al：55～70at.％，Si：0～20at.％。

6.根据权利要求1所述自组装纳米氧氮化物耐高温涂层的制备方法，其特征在于，步骤S1-S5中所述基体为金属、硬质合金或陶瓷。

7.根据权利要求1-6任一项所述方法制备的自组装纳米氧氮化物耐高温涂层，其特征在于，所述自组装纳米氧氮化物耐高温涂层包括AlTiN支撑层、富氧层CrAl(Si)ON和富氮层CrAl(Si)ON，所述富氧层和富氮层交替沉积在AlTiN支撑层上。

8.根据权利要求7所述自组装纳米氧氮化物耐高温涂层，其特征在于，所述自组装纳米氧氮化物耐高温涂层的总厚度为2～10μm，所述AlTiN支撑层的厚度为1.5～3.5μm，所述富氧层的单层厚度为2～20nm，所述富氮层的单层厚度为5～100nm。

9.根据权利要求8所述自组装纳米氧氮化物耐高温涂层，其特征在于，所述AlTiN支撑层中各元素的原子百分比含量为：Al：25～35at.％，Ti：15～20at.％，N：25～45at.％。

10.权利要求7-9任一项所述的自组装纳米氧氮化物耐高温涂层在刀具产品表面的防护领域中的应用。