本发明涉及陶瓷涂层，尤其涉及一种纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层及其制备方法。
背景技术：
1、近年来，新型三元层状可加工陶瓷材料max相受到了研究者们的广泛关注。max相是属于六方晶系的具有层状结构的三元碳化物或氮化物陶瓷，其通式为mn+1axn，其中n通常等于1～3，m为过渡金属元素，a为a族元素，x为c或n。在max相的晶体结构中，m原子与填充在八面体位置的x原子紧密排列，通过强m-x键结合，即离子键或共价键，形成具有陶瓷性能的mn+1xn层，同时，mn+1xn层被具有金属性能的a层隔开，mn+1xn层与a层之间的层间键为弱m-a键，为金属键。因此，max相兼具金属和陶瓷优异性能。而cr2alc作为cr-al-c体系中唯一发现的三元层状碳化物，既保持金属良好的导电率、导热性、可加工性、抗热震性和高温塑性等特性，又具备陶瓷材料良好的耐腐蚀性、高模量、低摩擦系数和自润滑性，具有作为高温防护/润滑功能一体化材料的潜力，并且，cr2alc涂层材料热膨胀系数与大多数合金材料相近，这些性能使其有希望成为高温结构陶瓷材料或合金的涂层防护材料，在航空、航天、核能、海洋以及船舶等领域具有广泛的应用前景和潜在价值。
2、pvd(物理气相沉积技术)是制备cr2alc材料的最主要的方法之一。现阶段，cr2alc涂层的制备方法主要分为两种，一种是直接在高温下采用pvd方法沉积cr2alc涂层，但这种沉积方法所需温度较高，对pvd设备要求苛刻，不利于大规模推广。另一种是采用pvd低温沉积非晶涂层，之后对涂层进行高温热处理生成cr2alc相，这种方法对pvd沉积设备的要求降低，应用价值更广泛。例如，li等人通过阴极电弧沉积法结合热处理，实现了cr2alc涂层的制备。在620℃的ar气氛中热处理20h后，非晶态cr-al-c涂层发生晶化，并转变为晶态的cr2alc主相，cr2alc的形成温度从烧结体的1050℃左右降低到沉积涂层的620℃左右。但由于沉积过程中所使用的cr2alc复合靶材在离子轰击和热诱导脱附作用下容易出现c损失，容易导致所沉积的多元素薄膜的成分与复合靶材不同，并且烧结后的cr2alc复合靶中始终存在少量cr7c3作为杂质相。(li j j,qiany h,niu d,zhang m m,liu z m,li m s.phaseformation and microstructure evolution of arc ion deposited cr2alc coatingafter heat treatment.applied surface science.2012；263:457-64)。因此，提供一种较为简单、有利于实际应用的cr2alc max相陶瓷涂层及其制备方法，成为亟需解决的技术问题。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层及其制备方法，用以解决上述技术问题。
2、为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
3、本发明提供了一种纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：
4、(1)以金属cr为靶材，以惰性气体为工作气体，采用直流磁控溅射沉积，在基底表面沉积形成cr过渡层；
5、(2)在cr过渡层表面同时沉积cr和c，得到cr-c中间层；
6、(3)在cr-c中间层表面同时沉积cr、al和c，得到由cr、al和c组成的依次累积的重复单元，重复沉积cr、al和c，得到cr-al-c复合涂层；
7、(4)对沉积好的涂层进行真空热处理，得到cr2alc max相陶瓷涂层。
8、进一步的，所述步骤(1)中，直流磁控溅射沉积的参数为：
9、金属cr靶的溅射电流为5～8a，惰性气体的通入流量为50～110sccm，工作气压为0.5～0.8pa，沉积的时间为0.1～0.5h，cr过渡层的厚度为0.1～0.5μm。
10、进一步的，所述cr-c中间层的沉积工艺参数为：
11、金属cr靶的溅射电流为5～8a，c靶的溅射电流为8～12a，惰性气体的通入流量为50～110sccm，工作气压为0.4～0.6pa，沉积的时间为0.2～1.0h，cr-c中间层的厚度为0.2～1μm。
12、进一步的，所述cr-al-c复合涂层的沉积工艺参数为：
13、金属cr靶的溅射电流为5～8a，c靶的溅射电流为8～12a，金属al靶的溅射电流为6～8a，惰性气体的通入流量为50～110sccm，工作气压为0.4～0.6pa，沉积的时间为1.5～3.0h，由cr、al和c组成的依次累积的重复单元中，cr层的厚度为8～15nm，c层的厚度为6～10nm，al层的厚度为8～12nm。
14、进一步的，所述cr-al-c复合涂层的厚度为2～6μm。
15、进一步的，所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，沉积的基体偏压独立的为-200～0v，占空比独立的为40～60％，沉积的温度独立的为100～180℃。
16、进一步的，所述真空热处理的参数为：真空度为≤9×10-3pa，温度为550～750℃，保温时间为1～10h，升温速率为5～10℃/min。
17、进一步的，所述基底选自单晶硅片、镍基高温合金、al2o3陶瓷或氧化钇稳定氧化锆陶瓷。
18、本发明提供了一种纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层。
19、本发明的有益效果：
20、本发明采用直流磁控溅射技术制备涂层，选用cr、al、石墨靶独立靶材，制备简单，成本低，对于多元化物而言，方便根据工艺条件的变化调控每一个元素的溅射产率和在薄膜中的占比，最终得到可以结晶的组分。涂层具有较好的致密性和均匀性，涂层表面光滑无污染。制备的涂层在经过真空热处理后，会发生物质的扩散结晶，形成以cr2alc相作为主相max涂层。本发明工艺更为简单，更有利于涂层的实际应用。
21、本发明提供的max相陶瓷涂层的制备方法，选用直流磁控溅射技术制备涂层，所制备涂层组织致密，均匀，与基底结合性好。此外，在制备过程中，由于使用石墨靶材提供碳源，涂层中的碳元素则直接来自于靶材，在沉积过程中不需要引入活性气体甲烷或乙炔，不会出现因为活性气体引入导致的“靶中毒”现象产生，涂层制备重复性好，在经过真空热处理后会形成高纯cr2alc相，力学性能有一定提升，可以实现cr2alc max相陶瓷的可控制备。
1.一种纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中，直流磁控溅射沉积的参数为：
3.根据权利要求1或2所述的纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述cr-c中间层的沉积工艺参数为：
4.根据权利要求1或2所述的纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述cr-al-c复合涂层的沉积工艺参数为：
5.根据权利要求4所述的纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述cr-al-c复合涂层的厚度为2～6μm。
6.根据权利要求1或2或5所述的纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)、步骤(2)和步骤(3)中，沉积的基体偏压独立的为-200～0v，占空比独立的为40～60％，沉积的温度独立的为100～180℃。
7.根据权利要求6所述的纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述真空热处理的参数为：真空度为≤9×10-3pa，温度为550～750℃，保温时间为1～10h，升温速率为5～10℃/min。
8.根据权利要求1或7所述的纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，所述基底选自单晶硅片、镍基高温合金、al2o3陶瓷或氧化钇稳定氧化锆陶瓷。
9.权利要求1～8任意一项所述的制备方法制备得到的纳米多层cr2alc max相陶瓷涂层。
