(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202211164051.9 (22)申请日 2022.09.23 (71)申请人 天津职业 技术师范大学 （中国职业 培训指导教师进修中心） 地址 300222 天津市津南区大沽南路1310 号 申请人 天津亚盛工业 技术有限公司 (72)发明人 王铁钢　朱建博　王重阳　刘艳梅　 徐远剑　 (51)Int.Cl. C23C 14/02(2006.01) C23C 14/06(2006.01) C23C 14/32(2006.01) C23C 14/35(2006.01) B82Y 30/00(2011.01) B82Y 40/00(2011.01) (54)发明名称 高硬度与高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳 米多层复合涂层的制备工艺 (57)摘要 本发明公开了一种高硬度与高耐磨性的 AlCrSiN/AlCr MoSiN纳米多层复合涂层的制备工 艺， 属于涂层技术领域。 该工艺采用高功率脉冲 磁控溅射和脉冲直流复合溅射技术沉积纳米多 层复合涂层， 沉积时本底真空6 ×10‑3Pa以上， 沉 积压强0.6～1.6Pa， 通入Ar和N2； 制备AlCrSiN调 制层时， AlCrSi靶功率1.0～1.2kw， 偏压为 ‑120 ～‑150V； 制备AlCrMoSiN调制层时， 同时开启 AlCrSi靶和CrMo靶， AlCrSi靶功率1.0～1.2kW， CrMo靶功率0.3～0.4kW； 本发明通过工艺 设计及 优化调制周 期和调制比， 制备出兼具高硬度、 高 耐磨性能力的纳米复合涂层。 权利要求书2页 说明书7页 附图6页 CN 115404438 A 2022.11.29 CN 115404438 A 1.一种高硬度与高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层的制 备工艺， 其特 征在于： 该工艺是采用高功 率脉冲磁控溅射和脉冲直流磁控溅射复合镀膜技术在基体上沉 积AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层， 其中靶材选取金属AlCrSi靶和CrMo靶； 先在基体 上沉积15～2 0min金属化合物CrN过渡层， 再沉积AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层， 沉 积AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层时： 本底真空为6 ×10‑3Pa以上， 沉积压强调节至 1.5Pa～1.6Pa， 然后交替沉积AlCrSiN调制层和AlCrMoSiN调制层形成AlCrSiN/AlCrMoSiN 纳米多层复合涂层； 制备AlCrSiN调制层时， 开启AlCrSi靶， AlCrSi靶功率1.1～1.2kw， 设置 偏压为‑120V～‑150V(占空比50％)， 通入Ar和N2； 制备AlCrMoSiN调制层时， 保持偏压 ‑120V ～‑150V， 开启AlCrSi靶、 CrMo靶， AlCrSi靶功率1.0kW～ 1.2kW， CrMo靶功率0.3kW～0.4kW， 通入Ar和N2； 根据所需调制层的厚度以及调制比设置不同靶材开启时间及气体通入时间。 2.根据权利要求1所述的高硬度与高耐磨性的AlCrSiNN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层 的制备工艺， 其特征在 于： 沉积AlCrS iN调制层时， 通入Ar的流量为200～210sccm， 通入N2流 量为40～ 50sccm， 气体总流量2 50sccm； 沉积AlCrMoSiN调制层时， 通入Ar的流量为210sccm， 通入N2的流量为40～50sccm， 气体总流 量250sccm。 3.根据权利要求1或2所述的高硬度与高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂 层的制备工艺， 其特 征在于： 该工艺具体包括如下步骤： (1)将清洗后的基体固定于镀膜室内旋转架上， 将真空度抽至6 ×10‑3Pa以上； AlCrSi靶 与高功率脉冲磁控溅射电源连接， CrMo靶与脉冲直 流磁控溅射电源连接； Cr靶为电弧靶； (2)对基体依次进行辉光 放电清洗和离 子轰击清洗； (3)沉积CrN过渡层， 以提高工作层与基 体的结合强度； (4)沉积AlCrSi N/AlCrMoSi N纳米多层复合涂层。 4.根据权利要求3所述的高硬度与高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层 的制备工艺， 其特征在于： 步骤(2)中， 所述辉光放电清洗的过程为： 将炉腔加热至400℃， 通 入氩气20 0～210sccm， 设置脉冲偏压 ‑800V(占空比87％)， 对基 体进行辉光清洗15～ 20min。 5.根据权利要求3所述的高硬度与高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层 的制备工艺， 其特征在于： 步骤(2)中， 所述离子轰击清洗过程为： 辉光放电清洗后， 开启Cr 靶， 然后设置Cr靶弧源电流90A， 弧源电压20～22V， 沉积压强0.5Pa～0.6Pa， 保持氩气流量 为100sccm， 在‑800V(占空比87％)偏压条件下轰击清洗8～10mi n。 6.根据权利要求3所述的高硬度与高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层 的制备工艺， 其特征在于： 步骤(3)中， 沉积CrN过渡层的过程为： 在辉光放电清洗和离子轰 击清洗后， 设置偏压为 ‑120V～‑150V(占空比60％～70％)， 开启Cr靶， 设置Cr靶弧源电流 90A， 弧源电压20～2 0.3V， 通入氩气流量为50sccm， 通入氮气流量为200sccm， 调节沉积压强 至0.7～0.8 Pa， 沉积CrN过渡层15～ 20min。 7.根据权利要求1所述的高硬度与高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层 的制备工艺， 其特征在于： 所述基体为金属或硬质合金(硬质合金基片、 不锈钢片或硅片)， 所述靶材 纯度均为9 9.9wt.％。 8.根据权利要求1所述的高硬度与高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层 的制备工艺， 其特征在于： 所制备的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层是由AlCrSiN调 制层和AlCrMoSiN调制层交替叠加而成， 涂层调制周期为55 ‑175nm， 周期数≥10； 所述权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115404438 A 2AlCrSiN调制层和AlCrMoSi N调制层的调制比为1:1～ 9:1。 9.根据权利要求1所述的高硬度与高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层 的制备工艺， 其特征在于： 所述AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层为包含AlN晶相、 CrN 晶相和Mo2N晶相的纳米复合结构， AlN相沿(111)晶面择优生长， CrN晶相 和Mo2N晶相沿(200) 晶面择优生长 。 10.根据权利要求1所述的高硬度与高耐磨性的AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层 的制备工艺， 其特征在于： 所述AlCrSiN/AlCrMoSiN纳米多层复合涂层的硬度高于19GPa， 涂 层的弹性模量稳定在280～3 60GPa， 涂层的H /E最高可达 0.092。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115404438 A 3