[发明专利]一种纳米多层结构过渡金属氮化物涂层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种纳米多层结构过渡金属氮化物涂层，其特征在于，包括沉积于金属基体表面的氮化物结合层，所述氮化物结合层的表面沉积纳米多层氮化物功能层；

所述纳米多层氮化物功能层包括TiAlN调制层，还包括Cr(Al)N调制层，由TiAlN调制层、Cr(Al)N调制层交替堆叠沉积制得；

所述Cr(Al)N调制层为CrN调制层或者CrAlN调制层。

2.根据权利要求1所述的纳米多层结构过渡金属氮化物涂层，其特征在于：所述纳米多层氮化物功能层由TiAlN调制层与CrN调制层交替堆叠沉积制得；

TiAlN调制层中各个元素原子百分比为Al:15.0at.％～30.0at.％，Ti:20.0at.％～30.0at.％及N:40.0at.％～60.0at.％；

CrN调制层中各个元素原子百分比为Cr:40.0at.％～60.0at.％及N:40.0at.％～60.0at.％。

3.根据权利要求1所述的纳米多层结构过渡金属氮化物涂层，其特征在于：所述纳米多层氮化物功能层由TiAlN调制层与CrAlN调制层交替堆叠沉积制得；

TiAlN调制层中各个元素原子百分比为Al:15.0at.％～30.0at.％，Ti:20.0at.％～30.0at.％及N:40.0at.％～60.0at.％；

CrAlN调制层中各个元素原子百分比为Al:10.0at.％～35.0at.％，Cr:10.0at.％～40.0at.％，及N:40.0at.％～60.0at.％。

4.根据权利要求1-3任一项所述的纳米多层结构过渡金属氮化物涂层，其特征在于：所述氮化物结合层的厚度为0.2μm～3.0μm，所述纳米多层氮化物功能层的厚度为0.8μm～5.0μm。

5.根据权利要求1-3任一项所述的纳米多层结构过渡金属氮化物涂层，其特征在于：所述氮化物结合层为TiAlN、CrN及CrAlN中的至少一种；

优选地，TiAlN中各个元素原子百分比为Al:15.0at.％～30.0at.％，Ti:20.0at.％～30.0at.％及N:40.0at.％～60.0at.％；

优选地，CrN中各个元素原子百分比为Cr:40.0at.％～60.0at.％及N:40.0at.％～60.0at.％；

优选地，CrAlN中各个元素原子百分比为Al:10.0at.％～35.0at.％，Cr:10.0at.％～40.0at.％，及N:40.0at.％～60.0at.％。

6.一种权利要求1-5任一项所述的纳米多层结构过渡金属氮化物涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

在金属基体表面沉积氮化物结合层；

在氮化物结合层表面沉积纳米多层氮化物功能层；

偏压梯度沉积的电压依次为-20V～-100V、-20V～-200V、-20V～-300V。

7.根据权利要求6所述的纳米多层结构过渡金属氮化物涂层的制备方法，其特征在于，所述纳米多层氮化物功能层的沉积参数为：通入N₂，调节总气压至0.5Pa～4.5Pa，电弧靶的靶电流为30A～250A，沉积偏压依次在-20V～-100V，-20V～-200V，-20V～-300V范围内进行周期性偏压梯度循环，沉积至设定的涂层厚度，或者沉积偏压首先以-20V～-100V运行，再以-20V～-200V运行，随后一直以-20V～-300V运行直至沉积至设定的涂层厚度，基体支架自转速率为0.1rpm～10.0rpm，公转速率为0.0rpm～10.0rpm。