CN101319302B - 一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，是采用PVD方法进行涂层处理，该涂层处理过程被分成连续的四个时间段，是在第二个时间段内，同时向炉腔内通入氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2，其中氩气Ar流量保持不变，氮气N2的流量匀速下降或上升，乙炔气体C2H2的流量则匀速上升或下降；从而形成一个非金属元素线性变化的TiAlCN梯度层，使制备出的涂层具有表面光洁度高，抗脱膜能力强，抗粘刀性能好的优点，而更适合于精加工，特别是在水溶液冷却下中、低速加工粘性大的材料可发挥出优秀的性能。

Description

一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法

技术领域

本发明涉及切削工具的涂层，特别是涉及一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法。

背景技术

切削工具涂层处理是提高切削工具性能的重要途径之一，涂层切削工具具有表面硬度高、耐磨性好、化学性能稳定、耐热耐氧化、磨擦因数小和热传导率低等特性，切削时可比未涂层切削工具提高寿命3～5倍以上，提高切削速度20％～70％，提高加工精度0.5～1级，降低切削工具消耗费用20％～50％。切削工具的表面涂层技术作为市场需求而发展起来的一项优质表面改性技术，由于该项技术可使切削工具获得优良的综合机械性能，不仅可有效地提高切削工具使用寿命，而且还能大幅度地提高机械加工效率，因此该项技术已与材料、加工工艺并称为切削工具制造的三大关键技术。

现有技术的切削工具涂层制备方法有许多种，比如PVD方法就是其中的一种，PVD是英文Physical Vapor Deposition(物理气相沉积方法)的缩写，是指在真空条件下，采用低电压、大电流的电弧放电技术，利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离，利用电场的加速作用，使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上。PVD技术不仅提高了涂层与刀具基体材料的结合强度，涂层成分也由第一代的TiN发展为TiC、TiCN、ZrN、CrN、MoS2、TiAlN、TiAlCN、TiN-AlN、CNx、DLC和ta-C等多元复合涂层。采用PVD技术所制备的涂层虽然具有高硬度、低摩擦系数、很好的耐磨性和化学稳定性等优点，但是，仍然存在着一些弊端，比如，TiN/TiC涂层就存着显微硬度低、性能脆、不耐冲击等缺点；又比如，多层涂层还存在着内应大的问题，使膜层在切削加工时性能不够稳定；又比如，TiCN、TiC/TiN涂层在切削温度较高时就存在着膜层易被氧化而被烧蚀的的弊端；再比如，现有的大多数涂层均存在着加工粘性大材料时容易粘刀的问题等等。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术之不足，提供一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，使制备出的涂层具有表面光洁度高，抗脱膜能力强，抗粘刀性能好的特点，而更适合于精加工，特别是在水溶液冷却下中、低速加工粘性大的材料可发挥出优秀的性能。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，是采用PVD方法进行涂层处理，该涂层处理过程被分成连续的四个时间段，其过程包括如下步骤：

a.在第一个时间段内，向炉腔内仅通入氮气N2，氮气N2的流量为400～550sccm，Ti靶的蒸发电流为160～180A，温度为350℃～450℃，使基体表面被涂上一层高致密的TiN中间层，该TiN中间层的厚度为0.2～0.8um；

b.在第二个时间段内，同时向炉腔内通入氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2，氩气Ar流量控制在500～800sccm保持不变，TiAl合金靶的蒸发电流为130～150A，温度控制在430℃～470℃；随着涂层的进行，氮气N2的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体C2H2的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm；使基体表面的TiN中间层上被涂上一层TiAlCN梯度层，该TiAlCN梯度层的厚度为2.6～3um；

c.在第三个时间段内，继续同时向炉腔内通入氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2，其中，氩气Ar流量由500～800sccm匀速调整到580sccm～620sccm，氮气N2流量由140～160sccm匀速调整到330～370sccm，乙炔气体C2H2流量由70～90sccm匀速调整到140～160sccm，TiAl合金靶的蒸发电流为130～150A，温度控制在430℃～470℃；使基体表面的TiAlCN梯度层上再被涂上一层TiAlCN过渡层，该TiAlCN过渡层的厚度＜0.1um；

d.在第四个时间段内，继续同时向炉腔内通入氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2，其中，氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2的流量保持在第三个时间段的收尾流量不变，即氩气Ar流量为580sccm～620sccm，氮气N2流量为330～370sccm，乙炔气体C2H2流量为140～160sccm；TiAl合金靶的蒸发电流为130～150A，温度控制在430℃～470℃；使基体表面的TiAlCN过渡层上再被涂上一层TiAlCN顶层，该TiAlCN顶层的厚度为0.5～1um。

进一步的，还包括涂层前处理，该处理过程先是采用辐射加热法对基体进行均匀加热，使工件温度升至350～450℃，在加热过程中，必须往炉腔通入氩气Ar和氢气H2，氩气Ar流量为30sccm～100sccm，氢气H2流量为300sccm～500sccm；然后进行刻蚀处理，通入氩气Ar，氩气Ar的流量为180sccm～220sccm，采用Ar气电离后所产生的等离子体去轰击基体表面，以轰去基体表面硬化层，该硬化层的厚度为0.1～0.3um，从而进一步提高工件与涂层间的附着力，以保证刀具涂层性能；其中，氢气H2的纯度为99.995％以上，氩气Ar的纯度为99.996％以上。

所述的步骤b中，第二个时间段还被均匀分为三个分时段，在第一个分时段中，氮气N2的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体C2H2的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm；在第二个分时段中，氮气N2的流量从140～160sccm匀速上升到480～520sccm，乙炔气体C2H2的流量从75～85sccm匀速下降到8～12sccm；在第三个分时段中，氮气N2的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体C2H2的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm。

所述的步骤b中，第二个时间段还被均匀分为2n+1个分时段，其中取n≥2的正整数；在第一个分时段中，氮气N2的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体C2H2的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm；在第二个分时段中，氮气N2的流量从140～160sccm匀速上升到480～520sccm，乙炔气体C2H2的流量从75～85sccm匀速下降到8～12sccm；……在第2n-1个分时段中，氮气N2的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体C2H2的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm；在第2n个分时段中，氮气N2的流量从140～160sccm匀速上升到480～520sccm，乙炔气体C2H2的流量从75～85sccm匀速下降到8～12sccm；在第2n+1个分时段中，氮气N2的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体C2H2的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm。

所述的第一个时间段的时间为13～17分钟。

所述的第二个时间段的时间为100～120分钟。

所述的第三个时间段的时间为28～32秒钟。

所述的第四个时间段的时间为18～22分钟。

所述的TiAl合金靶是由高纯海绵钛与500目超细铝粉按Ti/Al原子个数比为1∶1充分混合均匀，之后在高真空、高温下熔炼而成，其纯度不小于99.8％。

所述的Ti靶的纯度不小于99.9％。

所述的氩气Ar的纯度为99.996％以上、氮气N2的纯度为99.995％以上、乙炔气体C2H2的纯度为99.6％以上。

本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，是通过电弧蒸发靶材，且该电弧与Ar气离化C2H2、N2分子，使之形成C、N正离子。这些离子与带正电的TiAl蒸气在基体负偏压(BIAS)的作用下，在工件表面形成高密度的粒子区，使TiAl正离子与C、N正离子在负电压的作用下进行反应，随着涂层炉内气体成分(C2H2与N2)的线性变化，使TiAlCN涂层膜中C/N原子浓度也呈线性梯度变化。

本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，该梯度涂层适用于基体为硬质合金、高速钢、陶瓷、模具等的涂层。

本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，制成梯度涂层后，经能谱分析得出：Ti∶Al∶C∶N＝1∶1∶2∶1(原子个数比at％)，经多次实验证实：该涂层方法所得的TiAlCN原子个数相当稳定。

本发明的有益效果是，由于采用了在基体上设置TiAlCN梯度层，该梯度层是由非金属元素线性变化制备而成，其制备出的涂层具有如下优点：

一是抗剥落能力强：线性变化梯度涂层采用非金属元属均匀线性递变，减少膜层的残余应力，经多次大进给、大切深、大切宽的苛刻切削实验验证下，本发明的该涂层具有很强的抗膜层剥落能力；

以下是在切削刀具上应用的对比：

1、实验切削参数：

切削材料：45#钢

转速：4000RPM

进给速度：960mm/min

切深：9mm

切宽：1.2mm

冷却方式：水溶液冷却

铣削方式：侧铣顺铣

使用机床：MIKRON UCP600立式加工中心

2、切削过程记录，所有切削过程磨损情况均用Keyence VHX数字显微镜在放大175倍观察，经观察后有如下对比数据：

采用TiAlCN梯度涂层：当切长为10m时，磨损0.051mm；当切长为27m时，磨损0.076mm；当切长为38m时，磨损0.082mm；当切长为48m时，磨损0.1mm；

采用TiAlN涂层：当切长为10m时，磨损0.1mm；

采用国外某知名品牌涂层：当切长为10m时，磨损0.051mm；当切长为25m时，磨损0.085mm；当切长为30m时，磨损0.1mm。

经过多次实验得出，本发明的TiAlCN梯度涂层刀具，与未涂层刀具相比性能提高了近8倍；与TiAlN涂层相比：TiAlCN梯度涂层性能是TiAlN性能的4.8倍；与国外某知名品牌相比：T1AlCN梯度涂层性能是国外某知名品牌涂层性能的1.6倍。

二是膜层表面磨擦系数更小，被加工件的表面光洁度优秀：在涂层过程中，在靶材电弧与Ar气作用下，不断细化靶材Ti、Al离子颗粒，使膜厚熔滴更少、更小，减少孔洞的形成，使膜层更加致密，从而提高刀具切削性能，

由扫描电镜所拍，从传统涂层表面SEM图中可以看出其表面微小“熔滴”多且大，孔洞大且多；从TiAlCN梯度涂层表面SEM图可以看出表面微小“熔滴”少且小，“孔洞”几乎没有。

三是抗粘刀能力强：从多次、不同参数切削粘性大的材料证实：该梯度涂层抗粘刀能力极强，主要原因是：①与基体附着牢固；②表面光洁度高，磨擦系数小；③不与工件材料发生化学反应；④涂层化学性能稳定。

以下结合实施例对本发明作进一步详细说明；但本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法不局限于实施例。

具体实施方式

实施例一，本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，是采用PVD方法进行涂层处理，该涂层处理过程被分成连续的四个时间段，其过程包括如下步骤：

a.在第一个时间段内，向炉腔内仅通入氮气N2，氮气N2的流量为500sccm，Ti靶的蒸发电流为170A，温度为350℃～450℃，使基体表面被涂上一层高致密的TiN中间层，该TiN中间层的厚度为0.2～0.8um；

b.在第二个时间段内，同时向炉腔内通入氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2，氩气Ar流量控制在700sccm保持不变，TiAl合金靶的蒸发电流为140A，温度控制在430℃～470℃；随着涂层的进行，氮气N2的流量从500sccm匀速下降到150sccm，乙炔气体C2H2的流量则从10sccm匀速上升到80sccm；使基体表面的TiN中间层上被涂上一层TiAlCN梯度层，该TiAlCN梯度层的厚度为2.6～3um；

c.在第三个时间段内，继续同时向炉腔内通入氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2，其中，氩气Ar流量由700sccm匀速调整到600sccm，氮气N2流量由150sccm匀速调整到350sccm，乙炔气体C2H2流量由80sccm匀速调整到150sccm，TiAl合金靶的蒸发电流为140A，温度控制在430℃～470℃；使基体表面的TiAlCN梯度层上再被涂上一层TiAlCN过渡层，该TiAlCN过渡层的厚度＜0.1um；

d.在第四个时间段内，继续同时向炉腔内通入氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2，其中，氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2的流量保持在第三个时间段的收尾流量不变，氩气Ar流量为600sccm，氮气N2流量为350sccm，炔气体C2H2流量为150sccm；TiAl合金靶的蒸发电流为140A，温度控制在430℃～470℃；使基体表面的TiAlCN过渡层上再被涂上一层TiAlCN顶层，该TiAlCN顶层的厚度为0.5～1um。

进一步的，还包括涂层前处理，该处理过程先是采用辐射加热法对基体进行均匀加热，使工件温度升至350～450℃，在加热过程中，必须往炉腔通入氩气Ar和氢气H2，氩气Ar流量为30sccm～100sccm，氢气H2流量为300sccm～500sccm；然后进行刻蚀处理，通入氩气Ar，氩气Ar的流量为180sccm～220sccm，采用Ar气电离后所产生的等离子体去轰击基体表面，以轰去基体表面硬化层，该硬化层的厚度为0.1～0.3um，从而进一步提高工件与涂层间的附着力，以保证刀具涂层性能；其中，氢气H2的纯度为99.995％以上，氩气Ar的纯度为99.996％以上。

其中：

第一个时间段的时间为15分钟；第二个时间段的时间为110分钟；第三个时间段的时间为30秒钟；第四个时间段的时间为20分钟；

TiAl合金靶是由高纯海绵钛与500目超细铝粉按Ti/Al原子个数比为1∶1充分混合均匀，之后在高真空、高温下熔炼而成，其纯度不小于99.8％；

Ti靶的纯度不小于99.9％；

氩气Ar的纯度为99.996％以上、氮气N2的纯度为99.995％以上、乙炔气体C2H2的纯度为99.6％以上。

本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，是通过电弧蒸发靶材，且该电弧与Ar气离化C2H2、N2分子，使之形成C、N正离子。这些离子与带正电的TiAl蒸气在基体负偏压(BIAS)的作用下，在工件表面形成高密度的粒子区，使TiAl正离子与C、N正离子在负电压的作用下进行反应，随着涂层炉内气体成分(C2H2与N2)的线性变化，使TiAlCN涂层膜中C/N原子浓度也呈线性梯度变化。

本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，该梯度涂层适用于基体为硬质合金、高速钢、陶瓷、模具等的涂层。

本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，制成梯度涂层后，经能谱分析得出：Ti∶Al∶C∶N＝1∶1∶2∶1(原子个数比at％)，经多次实验证实：该涂层方法所得的TiAlCN原子个数相当稳定。

实施例二，本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤a中，氮气N2的流量为400sccm，Ti靶的蒸发电流为160A；

步骤b中，氩气Ar流量控制在800sccm保持不变，TiAl合金靶的蒸发电流为130A；随着涂层的进行，氮气N2的流量从480ccm匀速下降到140sccm，乙炔气体C2H2的流量则从8sccm匀速上升到75sccm；

步骤c中，氩气Ar流量由800sccm匀速调整到600sccm，氮气N2流量由140sccm匀速调整到350sccm，乙炔气体C2H2流量由75sccm匀速调整到150sccm，TiAl合金靶的蒸发电流为130A；

步骤d中.氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2的流量保持在第三个时间段的收尾流量不变，氩气Ar流量为700sccm，氮气N2流量为350sccm，炔气体C2H2流量为150sccm；；TiAl合金靶的蒸发电流为130A。

其中，第一个时间段的时间为13分钟；第二个时间段的时间为120分钟；32秒钟；第四个时间段的时间为18分钟。

实施例三，本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤a中，氮气N2的流量为550sccm，Ti靶的蒸发电流为180A；

步骤b中，氩气Ar流量控制在500sccm保持不变，TiAl合金靶的蒸发电流为150A；随着涂层的进行，氮气N2的流量从520ccm匀速下降到160sccm，乙炔气体C2H2的流量则从12sccm匀速上升到85sccm；

步骤c中，氩气Ar流量由500sccm匀速调整到600sccm，氮气N2流量由160sccm匀速调整到350sccm，乙炔气体C2H2流量由85sccm匀速调整到150sccm，TiAl合金靶的蒸发电流为150A；

步骤d中.氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2的流量保持在第三个时间段的收尾流量不变，氩气Ar流量为600sccm，氮气N2流量为350sccm，炔气体C2H2流量为150sccm；TiAl合金靶的蒸发电流为150A。

其中，第一个时间段的时间为17分钟；第二个时间段的时间为100分钟；28秒钟；第四个时间段的时间为22分钟。

实施例四，本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤c中，氩气Ar流量由700sccm匀速调整到580sccm，氮气N2流量由150sccm匀速调整到370sccm，乙炔气体C2H2流量由80sccm匀速调整到140sccm。

步骤d中.氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2的流量保持在第三个时间段的收尾流量不变，氩气Ar流量为580sccm，氮气N2流量为370sccm，炔气体C2H2流量为140sccm。

实施例五，本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤c中，氩气Ar流量由700sccm匀速调整到620sccm，氮气N2流量由150sccm匀速调整到330sccm，乙炔气体C2H2流量由80sccm匀速调整到160sccm。

步骤d中.氩气Ar、氮气N2、乙炔气体C2H2的流量保持在第三个时间段的收尾流量不变，氩气Ar流量为620sccm，氮气N2流量为330sccm，炔气体C2H2流量为160sccm。

实施例六，本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤b中，第二个时间段还被均匀分为三个分时段，在第一个分时段中，氮气N2的流量从500sccm匀速下降到150sccm，乙炔气体C2H2的流量则从10sccm匀速上升到80sccm；在第二个分时段中，氮气N2的流量从150sccm匀速上升到500sccm，乙炔气体C2H2的流量从80sccm匀速下降到10sccm；在第三个分时段中，氮气N2的流量从500sccm匀速下降到150sccm，乙炔气体C2H2的流量则从10sccm匀速上升到80sccm。

实施例七，本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤b中，第二个时间段还被均匀分为2n+1个分时段，其中取n＝2的正整数；则第二个时间段被均匀分为5个分时段；在第一个分时段中，氮气N2的流量从500sccm匀速下降到150sccm，乙炔气体C2H2的流量则从10sccm匀速上升到80sccm；在第二个分时段中，氮气N2的流量从150sccm匀速上升到500sccm，乙炔气体C2H2的流量从80sccm匀速下降到10sccm；在第三个分时段中，氮气N2的流量从500sccm匀速下降到150sccm，乙炔气体C2H2的流量则从10sccm匀速上升到80sccm；在第四个分时段中，氮气N2的流量从150sccm匀速上升到500sccm，乙炔气体C2H2的流量从80sccm匀速下降到10sccm；在第五个分时段中，氮气N2的流量从500sccm匀速下降到150sccm，乙炔气体C2H2的流量则从10sccm匀速上升到80sccm。

实施例八，本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，与实施例一的不同之处在于：

步骤b中，第二个时间段还被均匀分为2n+1个分时段，其中取n＝3的正整数；则第二个时间段被均匀分为7个分时段；在第一个分时段中，氮气N2的流量从500sccm匀速下降到150sccm，乙炔气体C2H2的流量则从10sccm匀速上升到80sccm；在第二个分时段中，氮气N2的流量从150sccm匀速上升到500sccm，乙炔气体C2H2的流量从80sccm匀速下降到10sccm；在第三个分时段中，氮气N2的流量从500sccm匀速下降到150sccm，乙炔气体C2H2的流量则从10sccm匀速上升到80sccm；在第四个分时段中，氮气N2的流量从150sccm匀速上升到500sccm，乙炔气体C2H2的流量从80sccm匀速下降到10sccm；在第五个分时段中，氮气N2的流量从500sccm匀速下降到150sccm，乙炔气体C2H2的流量则从10sccm匀速上升到80sccm；在第六个分时段中，氮气N2的流量从150sccm匀速上升到500sccm，乙炔气体C2H2的流量从80sccm匀速下降到10sccm；在第七个分时段中，氮气N2的流量从500sccm匀速下降到150sccm，乙炔气体C2H2的流量则从10sccm匀速上升到80sccm。

上述实施例仅用来进一步说明本发明的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，但本发明并不局限于实施例，凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均落入本发明技术方案的保护范围内。

Claims (9)

1.一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，是采用PVD方法进行涂层处理，其特征在于：该涂层处理过程被分成连续的四个时间段，其过程包括如下步骤：

a.在第一个时间段内，向炉腔内仅通入氮气，氮气的流量为400～550sccm，Ti靶的蒸发电流为160～180A，温度为400℃～450℃，使基体表面被涂上一层高致密的TiN中间层，该TiN中间层的厚度为0.2～0.8μm；

b.在第二个时间段内，同时向炉腔内通入氩气、氮气、乙炔气体，氩气流量控制在500～800sccm保持不变，TiAl合金靶的蒸发电流为130～150A，温度控制在430℃～470℃；随着涂层的进行，氮气的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm；使基体表面的TiN中间层上被涂上一层TiAlCN梯度层，该TiAlCN梯度层的厚度为2.6～3μm；

c.在第三个时间段内，继续同时向炉腔内通入氩气、氮气、乙炔气体，其中，氩气流量由500～800sccm匀速调整到580sccm～620sccm，氮气流量由140～160sccm匀速调整到330～370sccm，乙炔气体流量由70～90sccm匀速调整到140～160sccm，TiAl合金靶的蒸发电流为130～150A，温度控制在430℃～470℃；使基体表面的TiAlCN梯度层上再被涂上一层TiAlCN过渡层，该TiAlCN过渡层的厚度＜0.1μm；

d.在第四个时间段内，继续同时向炉腔内通入氩气、氮气、乙炔气体，其中，氩气、氮气、乙炔气体的流量保持在第三个时间段的收尾流量不变，即氩气流量为580sccm～620sccm，氮气流量为330～370sccm，乙炔气体流量为140～160sccm；TiAl合金靶的蒸发电流为130～150A，温度控制在430℃～470℃；使基体表面的TiAlCN过渡层上再被涂上一层TiAlCN顶层，该TiAlCN顶层的厚度为0.5～1μm。

2.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：进一步的，还包括涂层前处理，该处理过程先是采用辐射加热法对基体进行均匀加热，使工件温度升至350～450℃，在加热过程中，必须往炉腔通入氩气和氢气，氩气流量为30sccm～100sccm，氢气流量为300sccm～500sccm；然后进行刻蚀处理，通入氩气，氩气的流量为180sccm～220sccm，采用氩气电离后所产生的等离子体去轰击基体表面，以轰去基体表面硬化层，该硬化层的厚度为0.1～0.3μm；其中，氢气的纯度为99.995％以上，氩气的纯度为99.996％以上。

3.根据权利要求1或2所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的步骤b中，第二个时间段还被均匀分为三个分时段，在第一个分时段中，氮气的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm；在第二个分时段中，氮气的流量从140～160sccm匀速上升到480～520sccm，乙炔气体的流量从75～85sccm匀速下降到8～12sccm；在第三个分时段中，氮气的流量从480～520sccm匀速下降到140～160sccm，乙炔气体的流量则从8～12sccm匀速上升到75～85sccm。

4.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的第一个时间段的时间为13～17分钟。

5.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的第二个时间段的时间为100～120分钟。

6.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的第三个时间段的时间为28～32秒钟。

7.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的第四个时间段的时间为18～22分钟。

8.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的TiAl合金靶是由高纯海绵钛与500目超细铝粉按Ti/Al原子个数比为1∶1充分混合均匀，之后在高真空、高温下熔炼而成，其纯度不小于99.8％；所述的Ti靶的纯度不小于99.9％。

9.根据权利要求1所述的一种TiAlCN非金属元素线性变化梯度涂层的制作方法，其特征在于：所述的氩气的纯度为99.996％以上、氮气的纯度为99.995％以上、乙炔气体的纯度为99.6％以上。