【技術(shù)實現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)屬于物理氣相沉積涂層，涉及一種硬質(zhì)耐磨防腐crn(craln/cralcn)多層涂層及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、隨著工業(yè)制造技術(shù)的進步和產(chǎn)品質(zhì)量要求的提高，對刀具涂層的性能要求相應(yīng)也不斷提高，特別是對高性能涂層材料的需求日益上漲。同時，隨著材料科學(xué)和涂層技術(shù)的不斷發(fā)展，涂層的制備工藝以及性能優(yōu)化也顯得尤為重要。crn涂層作為第一代涂層，具有高硬度等特點，但crn涂層的彈性模量比較低，不能滿足對冷作模具的更高要求。而作為三元craln涂層的摩擦系數(shù)仍然很高，會導(dǎo)致涂層嚴(yán)重的磨損。
2、專利cn116815133a公開了一種crn涂層尖頭刮片環(huán)及其涂層制備工藝，通過多弧離子鍍技術(shù)，金屬cr為靶材，以氮氣為反應(yīng)氣體，對表面清洗處理后的基體施加負(fù)偏壓，對cr靶施加電流，在基體表面沉積crn涂層，所述工藝為：刮片環(huán)表面進行清洗預(yù)處理；刮片環(huán)表面進行iet清洗；刮片環(huán)進行三次轟擊；通過多弧離子鍍膜機對刮片環(huán)表面進行crn鍍膜及鍍純鉻層；crn鍍膜完成后，降低多弧離子鍍膜機的爐內(nèi)溫度，取出帶有crn涂層的刮片環(huán)。該涂層大幅提高crn涂層的結(jié)合強度，但該涂層的摩擦系數(shù)和磨損率較大，壽命尚有待提高。
3、專利cn114959574a公開了一種pcb銑刀刀具craln涂層及其加工方法，在刀具的表面加工有craln涂層膜，具體加工時，通過超聲清洗、鈦刻蝕和craln沉積，得到鍍craln涂層的pcb銑刀刀具。該涂層能夠顯著提高刀具的使用壽命，但亞穩(wěn)craln涂層熱分解為纖鋅礦aln和立方cr，并伴有n的損失，且當(dāng)a
4、專利cn116516285a公開了一種高韌性tin-tian/tialcn納米復(fù)合涂層及其制備工藝，流程包括：基體表面預(yù)處理、沉積crn層、沉積具有周期性調(diào)制結(jié)構(gòu)的tialn/tialcn納米復(fù)合多層，所述的tialn/tialcn納米復(fù)合多層中tialcn層為tialcn和(ti,al)(c,n)/a-c復(fù)合結(jié)構(gòu)。雖然采用物理氣相沉積技術(shù)制備納米多層薄膜，且tialn/tialcn交替沉積增強了涂層的韌性，但該涂層的耐腐蝕性方面尚存在一些不足，耐蝕性差，仍有很大改進空間。
技術(shù)實現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的至少一種缺陷而提供一種硬質(zhì)耐磨防腐crn(craln/cralcn)多層涂層及其制備方法，本專利技術(shù)可以提高涂層的硬度、耐磨性和耐蝕性，涂層使用壽命得到了提高。
2、本專利技術(shù)的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：
3、本專利技術(shù)的技術(shù)方案之一在于，提供一種硬質(zhì)耐磨防腐crn(craln/cralcn)多層涂層，該多層涂層包括依次沉積于基體表面的crn層和具有周期性調(diào)制結(jié)構(gòu)的craln/cralcn復(fù)合多層，該craln/cralcn復(fù)合多層的一個周期包括內(nèi)層的craln層和外層的cralcn層，所述craln/cralcn復(fù)合多層采用一個周期時多層涂層的總厚度為204-308nm，所述craln/cralcn復(fù)合多層的周期數(shù)為300-800。
4、進一步地，所述crn層的厚度為0.2-0.3μm，所述craln/cralcn復(fù)合多層一個周期的總厚度為4-8nm。
5、進一步地，所述craln層的厚度為2-4nm，所述cralcn層的厚度為2-4nm。
6、本專利技術(shù)的技術(shù)方案之一在于，提供一種硬質(zhì)耐磨防腐crn(craln/cralcn)多層涂層的制備方法，該方法通過物理氣相沉積(pvd)于基體的表面分層沉積crn層、craln層和cralcn層，所述方法包括以下步驟：
7、s1、制備crn層：通入氮源氣體，采用cr靶進行沉積，得到crn層；
8、s2、制備craln層：通入氮源氣體，采用cral靶進行沉積，得到craln層；
9、s3、制備cralcn層：通入氮源氣體，采用cral靶和石墨靶進行沉積，得到cralcn層；
10、s4、制備craln/cralcn復(fù)合多層：交替重復(fù)步驟s2和s3多次，得到craln/cralcn復(fù)合多層，進而得到硬質(zhì)耐磨防腐crn(craln/cralcn)多層涂層。
11、進一步地，步驟s1前對靶材進行清洗刻蝕，該清洗刻蝕的方法包括以下步驟：
12、通入惰性氣體，清潔刻蝕靶材，去除靶材表面的雜質(zhì)。
13、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述惰性氣體為氬氣。
14、進一步地，所述惰性氣體的流量為170-200sccm；
15、所述靶材的電流為110-140a，所述刻蝕的負(fù)偏壓為750-800v，時間為8-15min。
16、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述清洗刻蝕前對基體進行預(yù)處理，該預(yù)處理的方法包括以下步驟：
17、將基體放入第一清洗液中超聲清洗，再放入第二清洗液中浸泡清洗，隨后吹干。
18、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，所述第一清洗液包括丙酮的水溶液，濃度為75-85％，所述超聲清洗的頻率為30-40khz，時間為15-25min；
19、所述第二清洗液包括乙醇的水溶液，濃度為94-96％，所述浸泡清洗的時間為3-5min。
20、進一步地，步驟s1至s3中氮源氣體為氮氣，流量為150-200sccm，真空度為2.0-4.0pa，溫度為400-550℃；
21、沉積的負(fù)偏壓為90-110v。
22、進一步地，步驟s1中cr靶的功率為130-160w，沉積的時間為100-150min。
23、進一步地，步驟s2中cral靶的功率為100-150w，沉積的時間為1-2min。
24、進一步地，步驟s3中cral靶的功率為80-100w，石墨靶的功率為50-70w，沉積的時間為1-2min。
25、作為優(yōu)選的技術(shù)方案，步驟s1至s3中cr靶的鉻原子百分比含量為99.95-99.99％，cral靶的鉻原子百分比含量為26-31％，鋁原子百分比含量為69-74％，石墨靶的碳原子百分比含量為99.95-99.99％。
26、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有以下有益效果：
27、(1)本專利技術(shù)的cralcn層通過碳摻雜，提高涂層的硬度及可靠性，作為固體潤滑劑，降低涂層的摩擦系數(shù)和磨損率，使涂層具有更強的耐磨性，同時耐蝕性也得到加強，涂層使用壽命得到了提高，滿足當(dāng)前刀具使用要求；
28、(2)本專利技術(shù)的cralcn層的內(nèi)應(yīng)力較大，通過craln/cralcn兩種涂層的疊加，讓涂層結(jié)構(gòu)更為致密，消除部分缺陷，進而提高涂層的承載能力，讓涂層內(nèi)的殘余應(yīng)力減小、內(nèi)應(yīng)力變小，避免涂層在使用過程中剝落和失效，使涂層具有更好的硬度，摩擦系數(shù)低，涂層的耐磨性得到較大提高；
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【技術(shù)保護點】
1.一種硬質(zhì)耐磨防腐CrN(CrAlN/CrAlCN)多層涂層，其特征在于，該多層涂層包括依次沉積于基體(1)表面的CrN層(2)和具有周期性調(diào)制結(jié)構(gòu)的CrAlN/CrAlCN復(fù)合多層(3)，該CrAlN/CrAlCN復(fù)合多層(3)的一個周期包括內(nèi)層的CrAlN層(31)和外層的CrAlCN層(32)，所述CrAlN/CrAlCN復(fù)合多層(3)采用一個周期時多層涂層的總厚度為204-308nm，所述CrAlN/CrAlCN復(fù)合多層(3)的周期數(shù)為300-800。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬質(zhì)耐磨防腐CrN(CrAlN/CrAlCN)多層涂層，其特征在于，所述CrN層(2)的厚度為0.2-0.3μm，所述CrAlN/CrAlCN復(fù)合多層(3)一個周期的總厚度為4-8nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硬質(zhì)耐磨防腐CrN(CrAlN/CrAlCN)多層涂層，其特征在于，所述CrAlN層(31)的厚度為2-4nm，所述CrAlCN層(32)的厚度為2-4nm。
4.一種如權(quán)利要求1至3中任一項所述的硬質(zhì)耐磨防腐CrN(CrAlN/CrAlCN)多
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硬質(zhì)耐磨防腐CrN(CrAlN/CrAlCN)多層涂層的制備方法，其特征在于，步驟S1前對靶材進行清洗刻蝕，該清洗刻蝕的方法包括以下步驟：
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種硬質(zhì)耐磨防腐CrN(CrAlN/CrAlCN)多層涂層的制備方法，其特征在于，所述惰性氣體的流量為170-200sccm；
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硬質(zhì)耐磨防腐CrN(CrAlN/CrAlCN)多層涂層的制備方法，其特征在于，步驟S1至S3中氮源氣體為氮氣，流量為150-200sccm，真空度為2.0-4.0Pa，溫度為400-550℃；
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硬質(zhì)耐磨防腐CrN(CrAlN/CrAlCN)多層涂層的制備方法，其特征在于，步驟S1中Cr靶的功率為130-160W，沉積的時間為100-150min。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硬質(zhì)耐磨防腐CrN(CrAlN/CrAlCN)多層涂層的制備方法，其特征在于，步驟S2中CrAl靶的功率為100-150W，沉積的時間為1-2min。
10.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硬質(zhì)耐磨防腐CrN(CrAlN/CrAlCN)多層涂層的制備方法，其特征在于，步驟S3中CrAl靶的功率為80-100W，石墨靶的功率為50-70W，沉積的時間為1-2min。
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種硬質(zhì)耐磨防腐crn(craln/cralcn)多層涂層，其特征在于，該多層涂層包括依次沉積于基體(1)表面的crn層(2)和具有周期性調(diào)制結(jié)構(gòu)的craln/cralcn復(fù)合多層(3)，該craln/cralcn復(fù)合多層(3)的一個周期包括內(nèi)層的craln層(31)和外層的cralcn層(32)，所述craln/cralcn復(fù)合多層(3)采用一個周期時多層涂層的總厚度為204-308nm，所述craln/cralcn復(fù)合多層(3)的周期數(shù)為300-800。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種硬質(zhì)耐磨防腐crn(craln/cralcn)多層涂層，其特征在于，所述crn層(2)的厚度為0.2-0.3μm，所述craln/cralcn復(fù)合多層(3)一個周期的總厚度為4-8nm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種硬質(zhì)耐磨防腐crn(craln/cralcn)多層涂層，其特征在于，所述craln層(31)的厚度為2-4nm，所述cralcn層(32)的厚度為2-4nm。
4.一種如權(quán)利要求1至3中任一項所述的硬質(zhì)耐磨防腐crn(craln/cralcn)多層涂層的制備方法，其特征在于，該方法包括以下步驟：
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的一種硬質(zhì)耐磨防腐crn(craln...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：周瓊，王訓(xùn)虎，黃彪，張而耕，陳強，梁丹丹，王占勇，周鼎，柯漢銀，戴群，王雅琪，李傳鈺，
申請(專利權(quán))人：上海應(yīng)用技術(shù)大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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