本發(fā)明屬于材料學領域，涉及一種硬質保護涂層，具體來說是一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層及其制備方法。
背景技術：
機械制造業(yè)的飛速發(fā)展，對材料的表面性能提出了越來越高的要求，不僅要求其具有較高的硬度、耐腐蝕性能，更要求其具有較高的耐摩擦磨損性能，以滿足越來越苛刻的工程服役環(huán)境。超硬薄膜能改善材料的表面性能，減少與工件的摩擦和磨損，提高材料表面硬度、韌性、耐磨性和高溫穩(wěn)定性，大幅度增加涂層產(chǎn)品的使用壽命。它的發(fā)展適應了現(xiàn)代制造業(yè)對金屬切削刀具的高技術要求，引起了刀具材料和性能的巨變，可被廣泛應用于機械制造、汽車工業(yè)、模具工業(yè)、航空航天等領域。多年來，三元氮化物由于具有高的硬度、耐磨性、耐蝕性、較高的抗氧化性能等優(yōu)點被廣泛應用于保護性硬質涂層材料，如TiAlN、CrAlN、ZrAlN和TiSiN等，已經(jīng)在提高零件的使用性能和壽命上取得了較好的效果。然而，隨著目前材料服役環(huán)境的愈發(fā)惡劣，對涂層材料的硬度、耐摩擦磨損性能等性能提出了更高的要求。傳統(tǒng)的單層涂層已逐漸不能滿足惡劣服役條件的要求，因此迫切需要開發(fā)新型的保護性涂層材料。
隨著納米科學與技術的發(fā)展，納米多層涂層成為硬質涂層材料的重要發(fā)展方向。所謂多層涂層是由兩種或兩種以上成分或結構不同的材料在垂直于涂層表面方向上相互交替生長而形成的二維多層材料，對于兩種不同結構或組成的多層涂層，每相鄰兩層形成一個基本單元，其厚度稱為調制周期，通常將調制周期小于100nm的多層涂層成為納米多層涂層，研究表明，當調制周期為特定的厚度時，納米多層涂層將呈現(xiàn)硬度異常升高的“超硬效應”，使納米多層涂層具有高的力學性能。另外，作為一種二維復合材料，納米多層涂層可以充分利用每種材料的優(yōu)點，使其的綜合性能得到提升。因此，納米多層涂層是新型保護型硬質涂層的重要發(fā)展方向。
通過查文獻得知，納米多層涂層目前已經(jīng)通過多種方法成功制得，取得不少有益的成果，如ZrO2/TiN、Ti/TiCrN、AlTiCrN/YN等。通過查詢，檢索到如下有關制備納米多層涂層的中國專利：
申請?zhí)枮?00610029133.7的專利涉及了一種ZrO2/TiN硬質納米多層涂層,屬于陶瓷涂層領域。本發(fā)明由ZrO2層和TiN層交替沉積在硬質合金、陶瓷或金屬基底上形成，ZrO2層的厚度為2-8nm，TiN層厚為0.4-1.2nm，涂層總厚度為2-5mm。本發(fā)明的ZrO2/TIN納米多層涂層采用在氬氣氛中的雙靶濺射技術在拋光的金屬或陶瓷基體表面交替沉積ZrO2層和TiN層得到。本發(fā)明所得的ZrO2/TiN納米多層涂層不但具有優(yōu)異的高溫抗氧化性，而且具有19.1GPa至23GPa的硬度。本發(fā)明作為高速切削刀具及其它在高溫條件下服役耐磨、耐腐蝕工件的涂層，具有很高的應用價值和推廣的可能性。
申請?zhí)枮?01110082001.1的專利涉及了一種Ti-Zr/ZrN納米多層涂層刀具及其制備工藝。所述Ti-Zr/ZrN納米多層涂層,刀具基體材料為硬質合金或高速鋼,刀具基體表面為ZrN高硬度涂層,刀具基體與ZrN高硬度涂層之間有Ti過渡層,在Ti過渡層與表面ZrN高硬度涂層之間為Zr和ZrN交替的多層結構。具體工藝包括前處理、離子清洗、沉積Ti過渡層、反復沉積Zr層和ZrN層、沉積表面ZrN層的步驟。Ti-Zr/ZrN納米多層涂層刀具含有高硬度ZrN涂層和韌性金屬Zr,可以保持較高硬度的同時提高涂層的韌性和與基體間的結合強度,從而提高涂層的耐磨性;該制備工藝容易掌握,生產(chǎn)過程穩(wěn)定可靠。
申請?zhí)枮?01310129525.0的專利涉及了一種納米多層涂層，其特征在于該涂層至少包括沉積層，該沉積層由所包含的TiAlSiN亞層和CrAlN亞層交替沉積形成，并且，所述的TiAlSiN亞層中Si的原子含量為2-12%，所述的CrAlN亞層含有B1結構的納米晶CrAlN顯微組織。本發(fā)明還公開了該納米多層涂層的制備方法。與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明得到納米多層涂層具有高硬度、高韌性、高熱穩(wěn)定性和高抗氧化性的優(yōu)點。
申請?zhí)枮?01410033860.5專利涉及一種AlTiCrN/YN納米多層硬質涂層及其制備方法。所述AlTiCrN/YN納米多層硬質涂層制備方法包括清洗、加熱、刻蝕清洗、制備Ti或Cr粘附層和制備AlTiCrN/YN耐磨層。由于提供的制備方法不僅采用蒸發(fā)鍍膜方法在刀具基體上沉積一層Ti或Cr粘結層，且還在其上采用中頻反應磁控濺射技術周期交替沉積了AlTiCrN和YN層，因而使所制備的AlTiCrN/YN納米多層硬質涂層組織為非柱狀晶結構，組織致密，晶粒細小，不僅與刀具基體結合牢固，而且涂層具有較高的硬度和優(yōu)良的抗高溫氧化性能，特別適合制作用于高速干式切削不銹鋼、鐵基高溫合金、高強結構鋼和耐磨鑄鋼刀具的涂層，且涂層工藝簡單，易于實施，更適合于工業(yè)化生產(chǎn)。
申請?zhí)枮?00910055595.X的專利涉及一種TiC/Si3N4納米多層涂層及其制備方法。其特征在于該涂層屬于陶瓷涂層領域。TiC/Si3N4高硬度納米多層涂層由TiC層和Si3N4層交替沉積在金屬、硬質合金或陶瓷基底上形成，TiC層的厚度為2-8nm，Si3N4層厚為0.2-0.8nm。本發(fā)明涂層制備如下：首先將金屬或陶瓷基體表面作鏡面拋光處理，然后通過在金屬或陶瓷的基體上采用雙靶射頻濺射方法交替沉積TiC層和Si3N4層，制取TiC/Si3N4納米多層涂層，其中TiC采用TiC靶直接濺射得到，而Si3N4采用直接濺射Si3N4化合物靶材提供。本發(fā)明所得的TiC/Si3N4納米多層涂層不但具有優(yōu)良的高溫抗氧化性，而且具有高于40GPa的硬度。本發(fā)明作為高速切削刀具尤其是高速切削的銑削刀具和螺紋刀具的表面涂層。
申請?zhí)枮?01410053656.X 的專利涉及了與工具表面結合牢固的AlTiCrN/MoN納米多層涂層及其制備方法。其體征在于屬于表面工程技術領域。該多層涂層在工具表面上由內而外一共有四層，依次是Ti結合層（2）、TiN梯度結構層（3）、AlTiCrN支撐層（4）和AlTiCrN/MoN功能層（5）；是通過工具基體（1）前處理和加熱；等離子清洗；蒸鍍Ti結合層（2）；蒸鍍TiN梯度結構層（3）；濺射沉積AlTiCrN支撐層（4）和AlTiCrN/MoN功能層（5）得到的。本發(fā)明的AlTiCrN/MoN納米多層涂層與工具表面結合良好，同時具有良好的耐磨性，方法可控性好，易于實施，具有很好的工業(yè)應用前景。
然而，上述現(xiàn)有的涂層仍存在著硬度、摩擦磨損性能、沉積效率以及成本無法兼顧的問題，具有硬度和抗摩擦磨損性能有待提升、生產(chǎn)效率和成本較高等一系列缺點。
技術實現(xiàn)要素：
針對現(xiàn)有技術中的上述技術問題，本發(fā)明提供了一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層及其制備方法，所述的這種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層及其制備方法要解決現(xiàn)有技術中的涂層在硬度、摩擦磨損性能、沉積效率以及成本無法兼顧的技術問題。
本發(fā)明提供了一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層，在基體上通過多靶磁控濺射的方式交替濺射沉積形成CrAlN納米層和WS2納米層，靠近基體的一層為CrAlN納米層，最外側的一層為WS2納米層；所述基體為金屬、硬質合金或陶瓷。
進一步的，所述的納米涂層的總厚度為2.0-4.5μm，每一CrAlN納米層的厚度為5.0nm，每一WS2納米層的厚度為0.4-1.2nm。
進一步的，所述WS2納米層厚度小于0.8nm時，WS2納米層為面心立方結構。
本發(fā)明還提供了上述的具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的制備方法，包括如下步驟：
1)一個清洗基體的步驟；將經(jīng)拋光處理后的基體送入超聲波清洗機，依次用丙酮、無水乙醇和去離子水以80-100W分別進行超聲波清洗10~20min；將超聲波清洗后的基體裝進真空室，抽真空到6×10-4Pa后通入Ar氣，維持真空度在2-4Pa，用功率為80-100W的射頻電源對基體進行離子轟擊，進行離子清洗；
2)一個交替濺射CrAlN層和WS2層的步驟；將步驟（1）經(jīng)離子清洗后的基體置入多靶磁控濺射儀中，在氬、氮混合氣氛中，交替停留在CrAl合金靶和WS2靶之前，通過濺射獲得由多個CrAlN納米層和WS2納米層交替疊加的納米量級多層涂層，通過調整CrAl靶和WS2靶的功率和沉積時間以控制每一涂層的厚度，最終得具有高硬度和高減摩性能的CrAlN/WS2多層涂層；
上述的濺射過程的控制參工藝數(shù)為：
a)所述的CrAl合金靶中，Cr和Al按原子比為1:1，WS2靶的純度為99.99%；
b)CrAl合金靶和WS2靶的直徑均為75mm；
c)所述的氬、氮混合氣氛，總氣壓為0.2Pa-0.6Pa；Ar氣流量為20-50sccm，N2氣流量為3-15sccm；
d)CrAlN納米層濺射功率120W，時間16s；
e)WS2納米層濺射功率80W，時間2-10s；
f)靶基距5-7cm；
g)基體溫度為300℃。
進一步的，步驟（2）中，所述的多靶磁控濺射儀為中科院沈陽科學儀器研制中心有限公司生產(chǎn)的JGP-450型磁控濺射系統(tǒng)。
本發(fā)明由于采用硬度較高的CrAlN納米層和摩擦系數(shù)較低的WS2納米層交替磁控濺射制備的多層涂層，利用納米多層涂層的共格外延生長結構抑制位錯運動，使最終所得的CrAlN/WS2納米多層涂層的硬度得到提升，其最大硬度達37.3 GPa。本發(fā)明由于WS2納米層的加入使該CrAlN/WS2納米多層涂層具有較低的摩擦系數(shù)，其與GCr15鋼球的摩擦系數(shù)低于0.30，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的耐摩擦性能。本發(fā)明由于采用反應磁控濺射制備工藝，具有制備工藝簡單、沉積速度快、生產(chǎn)效率高、能耗低、對設備要求較低、生產(chǎn)成本低的特點。
本發(fā)明和已有技術相比，其技術進步是顯著的。本發(fā)明的CrAlN/WS2納米多層涂層采用三元氮化物和硫化物的組合，由CrAlN層和WS2層交替沉積在基體上，形成了具有高硬度和高耐摩擦性能的納米量級的多層結構，可作為保護涂層，可應用于即要求高硬度、又具有高耐摩擦性能的服役場合。
附圖說明
圖1是實施例3所得的具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的橫截面的透射電鏡圖。
具體實施方式
下面通過具體實施例和附圖對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但并不限制本發(fā)明。
本發(fā)明所用的制備、表征和測量儀器：
JGP-450型磁控濺射系統(tǒng)，中科院沈陽科學儀器研制中心有限公司
D8 Advance型X射線衍射儀，德國Bruker公司
NANO Indenter G200型納米壓痕儀，美國安捷倫科技公司
Tecnai G2 F30型高分辨透射電子顯微鏡，美國FEI公司
HSR-2M涂層摩擦磨損試驗機，蘭州中科凱華科技開發(fā)有限公司
實施例1
一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層，即在基體上通過多靶磁控濺射的方式交替濺射沉積形成CrAlN納米層和WS2納米層，靠近基體的一層為CrAlN納米層，最外側的一層為WS2納米層；
所述的具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的總厚度約為2.0μm，每一CrAlN納米層的厚度約為5.0nm，每一WS2納米層的厚度為0.4nm；
所述基體為硬質合金。
上述的具有高硬度和高減摩性能的納米涂層，WS2納米層厚度為0.4nm，WS2層被CrAlN所晶化，為面心立方結構。
上述的一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的制備方法，具體包括如下步驟：
（1）、清洗基體
首先，將經(jīng)拋光處理后的基體送入超聲波清洗機，依次用丙酮、無水乙醇和去離子水以80-100W分別進行超聲波清洗15min；
然后，將超聲波清洗后的基體裝進真空室，抽真空到6×10-4Pa后通入Ar氣，維持真空度在2-4Pa，用功率為80-100W射頻電源對基體進行離子轟擊30min進行離子清洗；
（2）、交替濺射CrAlN層和WS2層
將步驟（1）經(jīng)離子清洗后的基體置入多靶磁控濺射儀中，在氬、氮混合氣氛中交替停留在CrAl合金靶和WS2靶之前，通過濺射獲得由多個CrAlN納米層和WS2納米層交替疊加的納米量級多層涂層，過程中調整CrAl靶和WS2靶的功率和沉積時間以控制每一涂層的厚度，最終得具有高硬度和高減摩性能的納米涂層；
上述的濺射過程的控制參工藝數(shù)為：
所述的CrAl合金靶中，Cr和Al按原子比為1:1，WS2靶的純度為99.99%；
CrAl合金靶和WS2靶的直徑均為75mm；
所述的氬、氮混合氣氛，總氣壓為0.2Pa；Ar氣流量為32sccm，N2氣流量為5sccm；
CrAlN納米層濺射功率120W，時間16s；
WS2納米層濺射功率80W，時間2s；
靶基距3-7cm；
基體溫度為300℃。
上述所得具有高硬度和高減摩性能的納米涂層經(jīng)檢測，CrAlN納米層厚度為5nm，WS2納米層厚度為0.4nm，具有高硬度和高減摩性能的納米涂層總厚度為2.0μm，硬度為36.8GPa，在與GCr15鋼球進行摩擦中的摩擦系數(shù)為0.24。
實施例2
一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層，在基體上通過多靶磁控濺射的方式交替濺射沉積形成CrAlN納米層和WS2納米層，靠近基體的一層為CrAlN納米層，最外側的一層為WS2納米層；
所述的具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的總厚度約為2.5μm，每一CrAlN納米層的厚度約為5.0nm，每一WS2納米層的厚度為0.6nm；
所述基體為高速鋼。
上述的具有高硬度和高減摩性能的納米涂層，WS2納米層厚度為0.6nm，WS2層被CrAlN所晶化，為面心立方結構。
上述的一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的制備方法，具體包括如下步驟：
（1）、清洗基體
首先，將經(jīng)拋光處理后的基體送入超聲波清洗機，依次用丙酮、無水乙醇和去離子水以80-100W分別進行超聲波清洗10min；
然后，將超聲波清洗后的基體裝進真空室，抽真空到6×10-4Pa后通入Ar氣，維持真空度在2-4Pa，用功率為80-100W射頻電源對基體進行離子轟擊30min進行離子清洗；
（2）、交替濺射CrAlN層和WS2層
將步驟（1）經(jīng)離子清洗后的基體置入多靶磁控濺射儀中，在氬、氮混合氣氛中交替停留在CrAl合金靶和WS2靶之前，通過濺射獲得由多個CrAlN納米層和WS2納米層交替疊加的納米量級多層涂層，過程中調整CrAl靶和WS2靶的功率和沉積時間以控制每一涂層的厚度，最終得具有高硬度和高減摩性能的納米涂層；
上述的濺射過程的控制參工藝數(shù)為：
所述的CrAl合金靶中，Cr和Al按原子比為1:1，WS2靶的純度為99.99%；
CrAl合金靶和WS2靶的直徑均為75mm；
所述的氬、氮混合氣氛，總氣壓為0.3Pa；Ar氣流量為32sccm，N2氣流量為5sccm；
CrAlN納米層濺射功率120W，時間16s；
WS2納米層濺射功率80W，時間4s；
靶基距3-7cm；
基體溫度為300℃。
上述所得具有高硬度和高減摩性能的納米涂層經(jīng)檢測，CrAlN納米層厚度為5nm，WS2納米層厚度為0.6nm，具有高硬度和高減摩性能的CrAlN/WS2多層涂層總厚度為2.5μm，硬度為37.0GPa，在與GCr15鋼球進行摩擦中的摩擦系數(shù)為0.26。
實施例3
一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層，在基體上通過多靶磁控濺射的方式交替濺射沉積形成CrAlN納米層和WS2納米層，靠近基體的一層為CrAlN納米層，最外側的一層為WS2納米層；
所述的具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的總厚度約為3.0μm，每一CrAlN納米層的厚度約為5.0nm，每一WS2納米層的厚度為0.8nm；
所述基體為硬質合金。
上述的一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的制備方法，具體包括如下步驟：
（1）、清洗基體
首先，將經(jīng)拋光處理后的基體送入超聲波清洗機，依次用丙酮、無水乙醇和去離子水以80-100W分別進行超聲波清洗15min；
然后，將超聲波清洗后的基體裝進真空室，抽真空到6×10-4Pa后通入Ar氣，維持真空度在2-4Pa，用功率為80-100W射頻電源對基體進行離子轟擊30min進行離子清洗；
（2）、交替濺射CrAlN層和WS2層
將步驟（1）經(jīng)離子清洗后的基體置入多靶磁控濺射儀中，在氬、氮混合氣氛中交替停留在CrAl合金靶和WS2靶之前，通過濺射獲得由多個CrAlN納米層和WS2納米層交替疊加的納米量級多層涂層，過程中調整CrAl靶和WS2靶的功率和沉積時間以控制每一涂層的厚度，最終得具有高硬度和高減摩性能的納米涂層；
上述的濺射過程的控制參工藝數(shù)為：
所述的CrAl合金靶中，Cr和Al按原子比為1:1，WS2靶的純度為99.99%；
CrAl合金靶和WS2靶的直徑均為75mm；
所述的氬、氮混合氣氛，總氣壓為0.4Pa；Ar氣流量為32sccm，N2氣流量為5sccm；
CrAlN納米層濺射功率120W，時間16s；
WS2納米層濺射功率80W，時間6s；
靶基距3-7cm；
基體溫度為300℃。
上述所得具有高硬度和高減摩性能的納米涂層經(jīng)檢測，CrAlN納米層厚度為5.0nm，WS2納米層厚度為0.8nm，具有高硬度和高減摩性能的納米涂層總厚度為3.0μm，硬度為37.3GPa，在與GCr15鋼球進行摩擦中的摩擦系數(shù)為0.27。
采用Tecnai G2 F30型高分辨透射電子顯微鏡(美國FEI公司)對上述所得CrAlN/WS2納米多層涂層的橫截面進行觀察，所得的涂層截面的微觀組織如圖1所示，從圖1中可以看出CrAlN納米層與WS2納米層之間具有多層結構，每一CrAlN層與WS2層厚度分別為5.0nm和0.8nm，并且可以看出晶格條紋連續(xù)的貫穿多個納米層，表明WS2納米層被CrAlN所晶化，為面心立方結構，CrAlN納米層與WS2納米層之間形成共格外延生長結構，該共格生長界面對位錯運動有阻礙作用，使得CrAlN/WS2涂層得到強化。
實施例4
一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層，在基體上通過多靶磁控濺射的方式交替濺射沉積形成CrAlN納米層和WS2納米層，靠近基體的一層為CrAlN納米層，最外側的一層為WS2納米層；
所述的具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的總厚度約為3.5μm，每一CrAlN納米層的厚度約為5.0nm，每一WS2納米層的厚度為1.0nm；
所述基體為高速鋼。
上述的一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的制備方法，具體包括如下步驟：
（1）、清洗基體
首先，將經(jīng)拋光處理后的基體送入超聲波清洗機，依次用丙酮、無水乙醇和去離子水以80-100W分別進行超聲波清洗15min；
然后，將超聲波清洗后的基體裝進真空室，抽真空到6×10-4Pa后通入Ar氣，維持真空度在2-4Pa，用功率為80-100W射頻電源對基體進行離子轟擊30min進行離子清洗；
（2）、交替濺射CrAlN層和WS2層
將步驟（1）經(jīng)離子清洗后的基體置入多靶磁控濺射儀中，在氬、氮混合氣氛中交替停留在CrAl合金靶和WS2靶之前，通過濺射獲得由多個CrAlN納米層和WS2納米層交替疊加的納米量級多層涂層，過程中調整CrAl靶和WS2靶的功率和沉積時間以控制每一涂層的厚度，最終得具有高硬度和高減摩性能的納米涂層；
上述的濺射過程的控制參工藝數(shù)為：
所述的CrAl合金靶中，Cr和Al按原子比為1:1，WS2靶的純度為99.99%；
CrAl合金靶和WS2靶的直徑均為75mm；
所述的氬、氮混合氣氛，總氣壓為0.6Pa；Ar氣流量為50sccm，N2氣流量為10sccm；
CrAlN納米層濺射功率120W，時間16s；
WS2納米層濺射功率80W，時間8s；
靶基距3-7cm；
基體溫度為300℃。
上述所得具有高硬度和高減摩性能的納米涂層經(jīng)檢測，CrAlN納米層厚度為5nm，WS2納米層厚度為1.0nm，具有高硬度和高減摩性能的納米涂層總厚度為3.5μm，硬度為36.6GPa，在與GCr15鋼球進行摩擦中的摩擦系數(shù)為0.25。
實施例5
一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層，在基體上通過多靶磁控濺射的方式交替濺射沉積形成CrAlN納米層和WS2納米層，靠近基體的一層為CrAlN納米層，最外側的一層為WS2納米層；
所述的具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的總厚度約為4.1μm，每一CrAlN納米層的厚度約為5.0nm，每一WS2納米層的厚度為1.2nm；
所述基體為氧化硅陶瓷。
上述的一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層的制備方法，具體包括如下步驟：
（1）、清洗基體
首先，將經(jīng)拋光處理后的基體送入超聲波清洗機，依次用丙酮、無水乙醇和去離子水以80-100W分別進行超聲波清洗15min；
然后，將超聲波清洗后的基體裝進真空室，抽真空到6×10-4Pa后通入Ar氣，維持真空度在2-4Pa，用功率為80-100W射頻電源對基體進行離子轟擊30min進行離子清洗；
（2）、交替濺射CrAlN層和WS2層
將步驟（1）經(jīng)離子清洗后的基體置入多靶磁控濺射儀中，在氬、氮混合氣氛中交替停留在CrAl合金靶和WS2靶之前，通過濺射獲得由多個CrAlN納米層和WS2納米層交替疊加的納米量級多層涂層，過程中調整CrAl靶和WS2靶的功率和沉積時間以控制每一涂層的厚度，最終得具有高硬度和高減摩性能的納米涂層；
上述的濺射過程的控制參工藝數(shù)為：
所述的CrAl合金靶中，Cr和Al按原子比為1:1，WS2靶的純度為99.99%；
CrAl合金靶和WS2靶的直徑均為75mm；
所述的氬、氮混合氣氛，總氣壓為0.5Pa；Ar氣流量為40sccm，N2氣流量為7sccm；
CrAlN納米層濺射功率120W，時間16s；
WS2納米層濺射功率80W，時間10s；
靶基距3-7cm；
基體溫度為300℃。
上述所得具有高硬度和高減摩性能的納米涂層經(jīng)檢測，CrAlN納米層厚度為5nm，WS2納米層厚度為1.2nm，具有高硬度和高減摩性能的納米涂層總厚度為4.1μm，硬度為36.2GPa，在與GCr15鋼球進行摩擦中的摩擦系數(shù)為0.24。
綜上所述，本發(fā)明的一種具有高硬度和高減摩性能的納米涂層，由于采用硬度較高的CrAlN納米層和摩擦系數(shù)較低的WS2納米層交替磁控濺射制備的多層涂層，WS2層可被CrAlN所晶化，呈現(xiàn)出面心立方結構，并與CrAlN保持共格外延生長結構，利用該結構抑制位錯運動，使最終所得的CrAlN/WS2納米多層涂層的硬度得到提升，其最大硬度達37.3 GPa；另外，由于WS2納米層的加入使該CrAlN/WS2納米多層涂層具有較低的摩擦系數(shù)，其與GCr15鋼球的摩擦系數(shù)低于0.30，從而表現(xiàn)出優(yōu)異的耐摩擦性能。因此，該具有高硬度和高減摩性能的納米涂層可作為保護涂層，用于即要求高硬度、又具有高耐摩擦性能的服役場合。
以上所述僅是本發(fā)明的實施方式的舉例，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發(fā)明的保護范圍。