专利名称：氮化铬、氮化钛铝硬质多层纳米膜涂层的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种基材表面的涂层，特别是涉及一种用于工具及机械零件表
面的氮化铬、氮化钛铝硬质多层纳米膜涂层。
背景技术：
众所周知，以氮化钛(TiN)为代表的物理气相沉积技术已在工业中应用 了几十年，较大地提高了工模具的性能，近十年来，又延伸扩展了多种膜成份。 例如碳氮化钛(TiCN))、氮化钛铝(AlTiN)、氮化铝钛(TiAlN)或氮化钛一氮 化钛铝(TiN—AlTiN)等。它们各具材料本身的固有特性，如AlTiN硬度高，且 耐高温，^0擦系数较大，韧性差；TiN""AlTiN硬度较高，摩擦系数大，耐高 温性较差。
发明内容
本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种硬度高、韧性好，摩擦系 数小，且耐高温的氮化铬、氮化钛铝硬质多层纳米膜涂层。
本发明氮化铬(CrN)、氮化钛铝(AlTiN)硬质多层纳米膜涂层是由单层纳 米膜组合而成的多层纳米膜涂层，涂层成分包 SM化铬及氮化钛铝，氮化铬、 氮化钛铝的粒度小于10纳米。其中，氮化钛铝中钛与铝的原子比是钛:铝=1:1 3。单层纳米膜的厚度为10 200纳米，涂层厚度为l 7t絲。单层纳米膜是 氮化铬纳米膜、氮化钛铝纳米膜及氮化1^~氮化钛铝混合物纳米膜。涂层由氮 化铬纳米膜与氮化钛铝纳米膜交替组合而成，或由氮化铬纳米膜、氮化1^~氮 化钛铝混合物纳米膜、氮化钛铝纳米膜交替组合而成，氮化铬纳米膜为底层、 氮化^"氮化钛铝混合物纳米膜位于氮化铬纳米膜与氮化钛铝纳米膜之间。氮 化l^""氮化钛铝混合物纳米膜中氮化铬与氮化钛铝的混合比例按重量份计是氮 化铬:氮化钛&1:1 2。涂层的厚度根据工件所需的硬度及,显要求而定，涂 层中各单层纳米膜的厚度，根据工件要求可以相同，也可以不同。
本发明氮化铬、氮化钛铝硬质多层纳米膜涂层的优点在于硬度高，为 HV2000 4000，且韧性好，最高使用温度为80(TC，与基材具有良好的结合强 度，主要用于金属切削工具、模具及易磨损的机械劐牛中。具休实 式 实施例l:
1)涂层成分 CrN及AlTiN(Ti: Al=l: 1) (粒度5 10 nm)，
2) 单层纳米膜 CrN纳米膜及AlTiN纳米膜 (厚度10 20nm)，
3) 涂层为上述两种单层纳米膜交替组合而成，底层为CrN纳米膜，表层 为AlTiN纳米膜，涂层厚度1.5士0.5u。
上述涂层采用具有O、 AlTi两种$￡材的阴极电弧和磁控 寸离子涂层设 备实施。 实施例2:
1) 涂层成分CrN及AlTiN(Ti:AK:2) (粒度5 10nm)，
2) 单层纳米膜 CrN纳米膜及AlTiN纳米膜 (厚度40 60 nm),
3) 涂层为上述两种单层纳米膜交替结合而成，底层为CrN纳米膜，表层 为AlTiN纳米膜，涂层厚度3土0.5u。
上述涂层采用具有Cr、 AlTi两种耙材的阴极电弧和磁控溅射离子涂层设
备实施。 实施例3:
1) 涂层成分CrN及AlTiN(Ti:Al二l:3) (粒度5 10 nm)，
2) 单层纳米膜 CrN纳米膜
CrN—AlTiN混合物纳米膜(TIN:AlTiN=l :1)， AlTiN纳米膜
(厚度均为80 100 ran),
3) 涂层为上述三种单层纳米膜交替结合而成底层为CrN纳米膜，表层为 AlTiN纳米膜，涂层厚度5±0. 5 u 。
上述涂层采用具有Cr、 AlTi两种耙材的阴极电弧和磁控 寸离子涂层设 备实施。 实施例4:
1) 涂层成分CrN及AlTiN(Ti:AK:3) (粒度5 10nm)，
2) 单层纳米膜CrN纳米膜(厚度40 60 nm)，
AlTiN纳米膜(厚度80 100 nm)，
3) 涂层为上述两种单层纳米膜交替结合而成底层为CrN纳米膜，表层为 AlTiN纳米膜，涂层厚度4土0.5"。上述涂层采用具有Cr、 AlTi两种革E材的阴极电弧和磁控溅射离子涂层设 备实施。
实施例5:
l涂层成分 CrN 、 1TiN(Ti:Al二l:2) (粒度5 10nm)，
2) 单层纳米膜 CrN纳米膜(厚度20 40 nm)，
AlTiN纳米膜(厚度100 140)， CrN ""AlTiN混合物纳米膜(氮化铬:氮化钛&1:2)
(厚度180 200)，
3) 涂层为上述两种单层纳米膜交替结合而皿层为CrN纳米膜，表层为 AlTiN纳米膜，涂层厚度6. 5±0. 5 u 。
上述涂层采用具有Cr、 AlTi两种耙材的阴极电弧和磁控领IM离子涂层设 备实施。 .
权利要求
1、一种氮化铬、氮化钛铝硬质多层纳米膜涂层，是由单层膜组合而成的多层膜涂层，涂层成分包括氮化钛铝，其特征在于单层膜是单层纳米膜，其厚度为10～200纳米，涂层厚度为1～7微米，单层纳米膜是氮化铬纳米膜、氮化钛铝纳米膜及氮化铬—氮化钛铝混合物纳米膜，涂层由氮化铬纳米膜与氮化钛铝纳米膜交替组合而成，或由氮化铬纳米膜、氮化铬—氮化钛铝混合物纳米膜、氮化钛铝纳米膜交替组合而成，其中氮化铬、氮化钛铝的粒度小于10纳米。
2、 如权利要求r所述的氮化铬、氮化钛铝硬质多层纳米膜涂层，其特征在于氮化^"氮化钛铝混合物纳米膜中氮化铬与氮化钛铝的混合比例按重量份计是氮化铬:氮化钛铝=1:1 2 。
3、 如权利要求r所述的氮化铬、氮化钛铝硬质多层纳米膜涂层，其特征 在于氮化钛铝中钛与铝的原子比是钛:铝=1: 1 3。
全文摘要
本发明提供一种氮化铬、氮化钛铝硬质多层纳米膜涂层，是由多层纳米膜组合而成的涂层，涂层成分包括氮化铬及氮化钛铝，单层纳米膜的厚度为10～200纳米，涂层厚度为1～7微米，单层纳米膜是氮化铬纳米膜、氮化铬-氮化钛铝混合物纳米膜及氮化钛铝纳米膜。涂层由氮化铬纳米膜与氮化钛铝纳米膜交替组合而成，或由氮化铬纳米膜、氮化铬-氮化钛铝混合物纳米膜、氮化钛铝纳米膜交替组合而成。其中氮化铬、氮化钛铝的粒度小于10纳米。涂层硬度高，摩擦系数小，韧性好，主要用于工具及机械零件表面。
文档编号C23C14/06GK101429641SQ20081014791
公开日2009年5月13日 申请日期2008年12月19日 优先权日2008年12月19日
发明者健 徐, 陈维熹, 黄政树, 黄海基 申请人:成都敏捷制造工程有限公司