r气，调整真空室约为0.03Pa，基体加负偏压700V，对基体进行辉光溅射清洗15min ;
[0073](4)沉积Cr界面植入层及CrN结合层:调整基体负偏压至300V，开启纯Cr靶，调整靶材电流为300A，以Cr离子高能轰击基体5min以活化基体表面；打开N2气流量阀通入N2,调整镀膜压力为3Pa，温度为300°C条件下，沉积CrN结合层4min ;
[0074](5)沉积AlTiN过渡层:调整N2流量，调整炉腔真空度约为2Pa，调整基体负偏压200V，打开AlTi靶，调节弧源电流300A，沉积AlTiN过渡层9min ；
[0075](6)沉积梯度AlTiCN强化层:调整N2流量，同时打开C2H2流量阀通入C 2H2，保持炉腔真空度约为2Pa，打开AlTi靶，调节弧源电流300A，调整基体负偏压150V ;其中队和C2H2流量的通入分四步进行，首先通入P C2H2:P N2= 1:90的气体，施加1.5min后关闭，然后通AP C2H2=P N2= 2:90的气体，施加2min后关闭，再次通入P C2H2:P N2= 3:90的气体，施加3min后关闭，最后通入P C2H2:P N2= 4:90的气体，施加2min后关闭，至此梯度AlTiCN强化层沉积完毕:
[0076](7)沉积AlTiN功能层:调整N2流量，调整炉腔真空度约为2Pa，调整基体负偏压190V，打开AlTi靶，调节弧源电流300A，沉积AlTiN功能层20min ;完成镀膜后，刀具随炉降温至80°C后取出常温冷却即可。
[0077]本实施例所得涂层呈紫黑色。球磨仪球磨测试所得涂层厚度为2.0 μ m。使用球盘摩擦测试仪(J&L tech, Tribotester)进行本实施例制备多层及梯度结构AlTiCN涂层耐磨性能及其摩擦系数进行评价，测试条件为:室温，相对湿度为35%，对偶球为直径3_的轴承钢钢球，对比涂层为相同高速钢基体上涂镀的普通AlTiN。如图2所示，测得本实施例制备的多层及梯度结构AlTiCN涂层摩擦系数为0.38，而普通AlTiN涂层摩擦系数为0.5，摩擦系数的降低是由于所制备AlTiCN涂层中C元素的加入，在摩擦磨损过程中析出了部分C起到了一定的润滑效果引起的。
[0078]实施例3
[0079]涂层的制备方法包括以下步骤:
[0080](I)刀具预处理:刀具先后经过金属清洗液超声波清洗lOmin，去离子水漂洗5min，干燥洁净压缩空气吹干表面水分，恒温烘烤箱烘干3min，刀具为高速钢冲棒(C>8mm)；
[0081](2)入炉:将经预处理后的基体均匀固定在支架上并装入电弧离子镀膜机中，将炉腔抽至本底真空0.003Pa以下，同时打开加热器升温至350°C ；
[0082](3)辉光清洗:通入Ar气流量阀，调整真空室约为0.03Pa，基体加负偏压700V，对基体进行辉光溅射清洗15min ;
[0083](4)沉积Cr界面植入层及CrN结合层:调整基体负偏压至300V，开启纯Cr靶，调整靶材电流为300A，以Cr离子高能轰击基体5min以活化基体表面；打开N2气流量阀，调整镀膜压力为3Pa，温度为300°C条件下，沉积CrN结合层5min ;
[0084](5)沉积AlTiN过渡层:调整N2流量，调整炉腔真空度约为2Pa，调整基体负偏压150V，打开AlTi靶，调节弧源电流300A，沉积AlTiN过渡层1min ；
[0085](6)沉积梯度AlTiCN强化层:调整N2流量，同时打开C 2H2流量阀通入C 2H2，保持炉腔真空度约为1.5Pa，打开AlTi靶，调节弧源电流300A，调整基体负偏压150V ;其中队和C2H2流量的通入分四步进行，首先通入P C2H2:P N；!= 1:90的气体，施加1.5min后关闭，然后通入P C2H2:P N2= 2:90的气体，施加2min后关闭，再次通入P ΩΗ2:Ρ Ν2= 3:90的气体，施加3min后关闭，最后通入P C2H2:P N2= 4:90的气体，施加2min后关闭，至此梯度AlTiCN强化层沉积完毕:
[0086](7)沉积AlTiN功能层:调整N2流量，调整炉腔真空度约为2Pa，调整基体负偏压100V，打开AlTi靶，调节弧源电流300A，沉积AlTiN功能层20min ;完成镀膜后，刀具随炉降温至100°C后取出常温冷却即可。
[0087]本实施例所得涂层呈紫黑色，采用球磨仪球磨测试所得涂层厚度为2.3 μπι，采用Hysitron的TI 950Tribo?Indentor纳米硬度计进行显微硬度测量，所得显微硬度达36GPa0
[0088]以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
[0089]以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
【主权项】
1.一种涂层，其特征在于:所述涂层包括依次层叠在基体表面的Cr界面植入层、CrN结合层、AlTiN过渡层、AlTiCN强化层以及AlTiN功能层。2.根据权利要求1所述的涂层，其特征在于:所述Cr界面植入层的厚度占所述涂层总厚度的0.5%?1% ;所述CrN结合层的厚度占所述涂层总厚度的1%?10%，所述AlTiN过渡层的厚度占所述涂层总厚度的5%?30% ;AlTiCN强化层的厚度占所述涂层总厚度的10 %?50 %，AlTiN功能层厚度占所述涂层总厚度的20 %?50 %。3.根据权利要求1或2所述的涂层，其特征在于:所述AlTiCN强化层中C元素分布是沿垂直所述AlTiCN强化层的方向梯度增加；所述AlTiCN强化层中C元素按原子百分比计为 0.1%?4.一种涂层的制备方法，其特征在于，包括如下步骤: (1)基体经过超声波清洗并去除表面水分； (2)将经预处理后的所述基体均匀固定在支架上并装入电弧离子镀膜机中，将炉腔抽至本底真空0.0lPa以下，同时打开加热器升温至300?550°C ； (3)对所述基体的表面进行辉光清洗； (4)在所述基体的表面沉积Cr界面植入层及CrN结合层； (5)在所述CrN结合层的表面沉积AlTiN过渡层； (6)在所述AlTiN过渡层的表面沉积AlTiCN强化层； (7)在所述AlTiCN强化层的表面沉积AlTiN功能层。5.根据权利要求4所述的涂层的制备方法，其特征在于: 辉光清洗时，打开Ar流量阀通入Ar气，调整真空室约为0.01?IPa，基体加负偏压300?1000V，对基体进行辉光溅射清洗5?35min ； 沉积Cr界面植入层及CrN结合层时:调整基体负偏压至50?200V，开启纯Cr靶，调整靶材电流为100?400A，以Cr离子高能轰击基体I?1min以活化基体表面；打开N2气流量阀，调整镀膜压力为I?5Pa，温度为200?400°C条件下，沉积CrN结合层I?1min ; 沉积AlTiN过渡层时:调整N2流量，调整炉腔真空度约为I?5Pa，调整基体负偏压50?200V，打开AlTi靶，调节弧源电流50?400A，沉积AlTiN过渡层I?1min ； 沉积AlTiCN强化层时:调整N2流量，同时打开C 2H2流量阀通入C 2H2，保持炉腔真空度约为I?3Pa，打开AlTi靶，调节弧源电流50?400A，调整基体负偏压50?200V ;其中N2和C2H2流量的通入分四步进行，其流量比值P C2H2:P N2分别为1:90、2:90、3:90、4:90，每步施加I?1min后关闭； 沉积AlTiN功能层时:调整N2流量，调整炉腔真空度约为I?5Pa，调整基体负偏压50?200V，打开AlTi靶，调节弧源电流50?400A，沉积AlTiN功能层I?20min ;完成镀膜后，刀具随炉降温至200°C以下后取出常温冷却即可。
【专利摘要】本发明公开了一种涂层及其制备方法。一种涂层，所述涂层包括依次沉积在基体表面的Cr界面植入层、CrN结合层、AlTiN过渡层、AlTiCN强化层以及AlTiN功能层。上述涂层可有效改善涂层硬度，降低涂层摩擦系数，延长基体使用寿命。
【IPC分类】C23C4/12, C23C4/10, C23C4/06
【公开号】CN105088127
【申请号】CN201510549035
【发明人】郭光宇, 王成勇, 陈金海, 钟伟强, 郑李娟
【申请人】科汇纳米技术（深圳）有限公司, 广东工业大学
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年8月31日