[发明专利]一种智能螺栓用AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种耐温耐磨智能螺栓用AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层，其特征在于：所述AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层采用梯度层结构，由内至外包括依次设置的结合层、过渡层、压电功能层和保护层，结合层为纯金属AlCr合金层，过渡层为AlCr/AlCrN纳米多层膜，压电功能层为AlCrN/AlScN纳米多层膜，保护层为AlCrON涂层；

所述过渡层的厚度为400-1500纳米，其中AlCr单层厚为10-30纳米，AlCrN单层厚度为10-40纳米，调制周期为20-70纳米；

所述压电功能层的厚度为3000-14000纳米，其中AlCrN单层厚为5-10纳米，AlScN单层厚度为5-20纳米，调制周期为5-30纳米。

2.根据权利要求1所述的耐温耐磨智能螺栓用AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层，其特征在于：该耐温耐磨智能螺栓用AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层的总厚度为4.45-17.2微米。

3.根据权利要求1所述的耐温耐磨智能螺栓用AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层，其特征在于：所述结合层的厚度为50-200纳米。

4.根据权利要求1所述的耐温耐磨智能螺栓用AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层，其特征在于：所述保护层的厚度为1000-1500纳米，保护层的绝缘电阻大于200MΩ，表面粗糙度小于50纳米。

5.一种如权利要求1-4中任一项所述的耐温耐磨智能螺栓用AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）在200-500℃、氩气和氢气环境中，对螺栓进行等离子刻蚀；

（2）刻蚀结束后，在0.5-2Pa，10-200V条件下沉积AlCr结合层；

（3）AlCr结合层沉积结束后，在1-4Pa，10-200V条件下沉积AlCr/AlCrN过渡层；

（4）AlCr/AlCrN过渡层沉积结束后，在0.4-5Pa，0-200V条件下沉积AlCrN/AlScN压电功能层；

（5）AlCrN/AlScN压电功能层沉积结束后，在0.5-3Pa，0-300V条件下沉积AlCrON保护层，得到耐温耐磨智能螺栓用AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层。

6.根据权利要求5所述的耐温耐磨智能螺栓用AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）中，AlCr结合层沉积结束后，间断通入氮气，当无氮气时，形成AlCr涂层，存在氮气时，形成AlCrN涂层，最终制备形成AlCr/AlCrN过渡层。

7.根据权利要求5所述的耐温耐磨智能螺栓用AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中，AlCr/AlCrN过渡层沉积结束后，同时开启AlCr靶和AlSc靶，螺栓不停旋转，当螺栓运动到AlCr靶前面时形成AlCrN涂层，运动到AlSc靶前面时形成AlScN涂层，最终制备形成AlCrN/AlScN压电功能层。

8.根据权利要求5所述的耐温耐磨智能螺栓用AlCrN/AlScN纳米复合压电涂层的制备方法，其特征在于：所述步骤（5）中，AlCrN/AlScN压电功能层沉积结束后，通入氧气和氮气以及开启AlCr靶，制备AlCrON保护层。