CN101698933A - 一种多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层及其制备方法。该纳米复合多层涂层是在工具或模具基体上以TiN作为结合层，结合层上的膜层结构为[TiN/(Ti，Al，X)N]_n，其中X指Cr，Si，Zr，Y中的一种或多种组合。该方法在工件表面涂制每一层厚度小于100nm的TiN层；启动2个阴极多弧合金靶，靶电流为80-100A，调整工件偏压80-120V，持续施镀获得成分为(Ti，Al，X)N的涂层；通过多重形成[TiN/(Ti，Al，X)N]_n交替结构；发明改善了Ti-Al-N系列涂层的高温稳定性和耐磨性，以及抗冲击韧性、涂层同基体的结合强度。

Description

一种多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层及其制备方法

技术领域

本发明涉及工、模具涂层，具体涉及一种多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层及其制备方法，多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层具体是[TiN/(Ti，Al，X)N]_n纳米复合多层结构的氮化物涂层，其中X指代合金元素，是Cr，Si，Zr，Y中的一种或多种组合；n为重复周期数。

背景技术

高性能切削加工工具必须具有优异的高温稳定性、高耐磨性、高韧性性能和良好抗塑性变形性的能力。为达到这一目的，工、膜具表面涂层技术的研究开发获得了足够重视，各种先进涂层技术自上世纪80年代以后层出不穷。在诸多的膜系中钛的金属氮化物格外引人瞩目，据统计目前全球50％以上的先进高速切削刀具表面采用Ti-Al-N系列涂层。δ-TiN相中部分Ti原子被Al原子取代后，涂层的热稳定性温度可以由400℃提高到800℃左右，涂层硬度提高到31GPa左右，因此TiAlN系列涂层在切削工具领域获得广泛应用。

为了适应高速加工、甚至干式加工对涂层更高综合性能的要求，近10年来，TiAlN系涂层一直在往复合多层，甚至纳米复合多层方向发展。比较有代表性的先进TiAlN系列涂层为Balzers开发的FUTURANANO、X-ceed涂层和CemeCon开发的ALOX涂层。研究发现通过适当合金元素的添加，可以进一步提高TiAlN系列涂层的抗高温氧化能力、耐磨损能力。涂层中添加Cr/Y/Si/Hf/Zr/V等元素的研究报道见于相关科技期刊。

公开号为CN 101204864A(申请人：山特维克知识产权股份有限公司)提出一种采用PVD涂层的“三明治”结构硬质合金切削工具，涂层上下两层分别为“Al_ySi_zTi_1-y-z)N”；中间夹层为较薄的TiN(0.1-1μm)，其中残余应力非常低(约80MPa)，这样的中间夹层有助于缓冲工具使用过程受到的冲击，基于该因素可以进一步增加涂层厚度。该技术发挥了Al_ySi_zTi_1-y-z)N层的硬度和抗高温性能，但采用该涂层作为同硬质合金基体的结合层，涂层-基体间结合有待进一步提高。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的缺点，提供一种具有优异的结合力、硬度、抗高温性能的多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层。

本发明的另一目的在于提供上述多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层的制备方法。

本发明在至少配备空心阴极(HCD)等离子体源及阴极多弧离子源的真空镀膜设施中进行。如果设备中同时还存在非平衡磁控溅射源将有利于进一步改善涂层表面。镀膜设备需要具备可公自转的工件机构，公、自转速度可分别独立控制，以便获得每一单层尺度小于100nm的薄层。HCD电子枪坩锅中放置纯钛。

本发明充分发挥TiN同金属陶瓷、高速钢基体材料间优异的结合性能和该膜层良好的韧性，采用周期交替的结构尽可能提高涂层的抗冲击性能，避免工具在使用过程中的破裂。通过在TiAlN涂层中添加适量的合金化元素，提高涂层的抗氧化能力和涂层硬度。

本发明的目的通过如下技术方案实现：

一种多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层：该纳米复合多层涂层是在工具或模具基体上以TiN作为结合层，结合层上的膜层结构为[TiN/(Ti，Al，X)N]_n，其中X指Cr，Si，Zr，Y中的一种或多种组合；n＝5-15，为重复膜层数量。

该纳米复合多层涂层硬度＞33GPa；涂层-基体结合力＞55N；涂层抗氧化温度＞1000℃。

多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层的制备方法，包括如下步骤和工艺条件：

(1)工具或模具表面预处理：将工具或模具置于碱性金属清洗液煮沸30-120分钟表面除油；室温下将工具或模具置于盛有碱性金属清洗液的超声清洗机中超声处理5-15分钟；将清洗后的工具或模具放入纯乙醇溶液脱水处理后干燥处理；

(2)预加热：将经过预处理的工具或模具装入真空镀膜炉中，抽真空达到5×10^-3Pa后，通入Ar气，维持真空度为1-4×10^-1Pa，启动HCD电子枪及炉体内加热装置；HCD电子枪起弧后，控制HCD电子枪电流在110-180A；HCD源的直流等离子体弧(主弧)直接照射工件表面，直到真空室内达到100℃-200℃；

(3)表面清洗刻蚀：通入Ar维持镀膜炉真空室压力为1-4×10^-1Pa，调整HCD枪电流为120-180A；对工件施加300-800V脉冲偏压；启动阴极多弧钛靶，溅射出来的钛离子在电场作用下轰击工件表面；在高能电子和金属离子共同作用下清洗和刻蚀表面，清洗刻蚀工具或模具30-60分钟，镀膜炉真空室室内温度不超过300℃；

(4)过渡层制备：关闭步骤(2)开动的阴极多弧钛靶，保持步骤(2)中Ar气通入量，调节N₂气通入量使镀膜炉真空室压力增加到2.0-5.0×10^-1Pa；聚焦HCD电子枪直流电弧于坩埚，HCD电子枪电流为130-180A；蒸发坩锅中纯钛3-7分钟后关闭HCD电子枪，关闭Ar气源；调节N₂流量，保持真空室压力为0.5-1.5Pa，工件施加300-400V偏压，启动至少2个阴极多弧钛靶，阴极多弧钛靶电流为80-90A；采用多阴极弧钛靶涂制10-20分钟；

(5)TiN/(Ti，Al，X)N交替层制备：调节Ar气和N₂气的流量，保持Ar气和N₂气的压强为P_Ar∶P_N2＝1∶2～2∶1，维持镀膜炉真空室压力为2.8-3.5×10^-1Pa；重新启动HCD电子枪并聚焦于坩锅，电流为130-160A；启动2个阴极多弧钛靶，靶电流为70-80A；工件偏压调整为150-200V，在工件表面涂制每一层厚度小于100nm的TiN层，持续涂制4-8分钟后关闭HCD电子枪电源及阴极多弧钛靶电源；维持Ar气和N₂气的通入量，启动2个阴极多弧合金靶，靶电流为80-100A，调整工件偏压80-120V，持续施镀4-8分钟获得成分为(Ti，Al，X)N的涂层；阴极多弧合金靶为熔炼TiAl合金靶，以重量百分比计，阴极多弧合金靶成分为：铝50-70％，钛30-40％，其余为合金元素Cr，Si，Zr，Y中的一种或多种组合；

(6)重复步骤(4)，获得涂层总厚度2-5μm的涂层，涂层结束时真空室内温度低于400℃。

为进一步实现本发明目的，步骤(2)所述的镀膜炉真空室真空度优选为2.3×10^-1Pa；HCD电子枪电流优选为130-160A。

步骤(3)所述的镀膜炉真空室真空度优选为2.3×10^-1Pa。

步骤(4)所述的增加镀膜炉真空室压力优选增加到2.5-4.1×10^-1Pa；HCD枪电流为150A；蒸发坩锅中纯钛5分钟后关闭HCD电子枪。

步骤(5)所述的P_Ar∶P_N2优选为3∶2，维持真空室内压力优选为3.0×10^-1Pa；重新启动HCD电子枪并聚焦于坩锅，电流优选为150A。

步骤(5)(Ti，Al，X)N区域施镀时间优选与TiN区域施镀时间相同。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)所述制备过程中HCD电子枪等离子体源用于加热工件、清洗刻蚀试样表面、作为Ti蒸发能源。制备过程要求镀膜炉真空室初始真空度＜5×10^-3Pa；镀膜炉真空室内温度为＜400℃，不会对铁基基体材料组织产生明显影响。

(2)涂层与基体结合的过渡层TiN采用蒸发反应与溅射反应结合，避免了结合处界面上较大尺寸熔滴颗粒的出现，通过后续高偏压溅射，进一步强化了该层同基体的结合强度。

(3)采用TiN/(Ti，Al，X)N交替结构，获得较佳的涂层韧性效果。

(4)在传统TiAlN中添加适量合金化元素，达到提高涂层硬度和耐高温氧化性的目标。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的描述，需要说明的是，实施例并不构成对本发明要求保护范围的限制。

实施例1硬质合金螺纹梳刀片的表面涂层处理

(1)刀片预处理：将刀片置于“强力”牌碱性金属清洗液煮沸30分钟表面除油；室温下将刀片置于盛有碱性金属清洗液的超声清洗机(频率40kHz)中超声处理10分钟；将清洗后的刀片放入纯乙醇溶液脱水处理后置于120℃的烘箱中干燥60分钟。

(2)刀片预加热：将经过预处理的刀片装入Balzers公司生产的BD 802 088 BE真空镀膜炉中，抽真空达到5×10^-3Pa后，通入Ar气，维持真空度为2.3×10^-1Pa，启动HCD电子枪及炉体内辅助电阻加热装置，控制HCD电子枪电流为150A；HCD电子枪直流电弧直接照射工件。15分钟后镀膜炉真空室内温度达到187℃。

(3)刀片表面清洗刻蚀：继续保持镀膜炉真空室内压力为2.3×10^-1Pa、HCD电子枪电流为150A。按照以下顺序依次开动一定数量阴极多弧钛靶，靶电流77A，并对工件施加偏压：先启动1个阴极多弧钛靶，对工件施加800V脉冲偏压，施加4分钟后关闭；其后启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加600V偏压，施加6分钟后关闭；再启动1个阴极多弧钛靶，对工件施加600V偏压，施加12分钟后关闭；最后启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加400V偏压，施加12分钟后关闭。清洗结束真空室内温度229℃

(4)过渡层制备：HCD电子枪电流仍保持为150A，调节N₂通入量使镀膜炉真空室室内压力达到2.6×10^-1Pa；聚焦HCD电子枪直流电弧于坩埚5分钟，之后关闭HCD电子枪，关闭Ar气源。调节N₂流量，保持真空压力为1Pa，按照以下顺序依次启动阴极多弧钛靶，靶电流为83A，并对工件施加偏压：先启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加400V脉冲偏压，施加4分钟后关闭；随后启动3个阴极多弧钛靶，对工件施加300V脉冲偏压，施加4分钟后关闭；最后启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加300V脉冲偏压，施加8分钟后关闭。

(5)TiN/(Ti，Al，X)N交替层制备：调节Ar气和N₂气的流量，使得Ar气和N₂气的压强P_Ar∶P_N2＝3∶2，维持镀膜炉真空室内压力为3.1×10^-1Pa。启动HCD电子枪并聚焦于坩锅，电流为150A；启动2个阴极多弧钛靶，靶电流为73A；按照以下顺序调整工件偏压：先对工件施加200V脉冲偏压，施加3分钟后调整为150V，再施加3分钟后关闭HCD电子枪和阴极多弧钛靶电源。维持Ar气和N₂气的通入量，启动2个阴极多弧合金靶(靶为熔炼TiAl合金靶，成分为Al₆₀Ti₃₂Si₇Cr₁Y)，靶电流为91A，调整工件偏压为100V，持续施镀6分钟。

(6)重复步骤(5)共9次，涂层结束时真空室内温度为307℃。

所得涂层外观呈黑色，球磨痕迹测试涂层的总厚度为3.4μm；NANO力学探针测试涂层硬度为37.13GPa，杨氏弹性模量486GPa；声发射划痕仪测试涂层-基体结合力85N；高温涂层氧化增重试验表明抗氧化温度达到1050℃。

实施例2高速钢φ40铣刀表面涂层处理

(1)铣刀预处理：将铣刀置于“强力”牌碱性金属清洗液煮沸120分钟表面除油；室温下将刀片置于盛有碱性金属清洗液的超声清洗机(频率40kHz)中超声处理5分钟；将清洗后的刀片放入纯乙醇溶液脱水处理后置于120℃的烘箱中干燥60分钟。

(2)铣刀预加热：将经过预处理的刀片装入Balzers公司生产的BD 802 088 BE真空镀膜炉中，抽真空达到5×10^-3Pa后，通入Ar气，维持真空度为2.3×10^-1Pa，启动HCD电子枪及炉体内辅助电阻加热装置，控制HCD电子枪电流为120A；HCD电子枪直流电弧直接照射工件。20分钟后镀膜炉真空室内温度达到116℃。

(3)铣刀表面清洗刻蚀：继续保持镀膜炉真空室内压力为2.3×10^-1Pa、调整HCD电子枪电流为130A。按照以下顺序依次开动一定数量阴极多弧钛靶，靶电流71A，并对工件施加偏压：先启动1个阴极多弧钛靶，对工件施加600V脉冲偏压，施加4分钟后关闭；其后启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加500V脉冲偏压，施加6分钟后关闭；再启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加400V脉冲偏压，施加24分钟后关闭。清洗结束真空室内温度177℃。

(4)过渡层制备：HCD电子枪电流仍保持为130A，调节N₂通入量使镀膜炉真空室室内压力升高到2.5×10^-1Pa；聚焦HCD电子枪直流电弧于坩埚5分钟，之后关闭HCD电子枪，关闭Ar气源。调节N₂流量，保持真空压力为0.5Pa，按照以下顺序依次启动阴极多弧钛靶，靶电流为83A，并对工件施加偏压：先启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加400V脉冲偏压，施加2分钟后关闭；随后启动3个阴极多弧钛靶，对工件施加300V脉冲偏压，施加4分钟后关闭；最后启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加300V脉冲偏压，施加4分钟后关闭。

(5)TiN/(Ti，Al，X)N交替层制备：调节Ar气和N₂气的流量，使得Ar气和N₂气的压强P_Ar∶P_N2＝3∶2，维持镀膜炉真空室内压力为3.1×10^-1Pa。启动HCD电子枪并聚焦于坩锅，电流为130A；启动2个阴极多弧钛靶，靶电流为70A；按照以下顺序调整工件偏压：先对工件施加200V脉冲偏压，施加2分钟后调整为150V，再施加3分钟后关闭HCD电子枪和阴极多弧钛靶电源。维持Ar气和N₂气的通入量，启动2个阴极多弧合金靶(靶为熔炼TiAl合金靶，成分为Al₆₀Ti₃₃Si₇Y)，靶电流为80A，调整工件偏压为80V，持续施镀5分钟。

(6)重复步骤(5)共15次，涂层结束时真空室内温度为183℃。

所得涂层外观呈灰黑色，球磨痕迹测试涂层的总厚度为4.7μm；NANO力学探针测试涂层硬度为35.37GPa，杨氏弹性模量481GPa；声发射划痕仪测试涂层-基体结合力55N；高温涂层氧化增重试验表明抗氧化温度达到1020℃。

实施例3硬质合金整体铣刀的表面涂层处理

(1)铣刀预处理：将铣刀置于“强力”牌碱性金属清洗液煮沸30分钟表面除油；室温下将刀片置于盛有碱性金属清洗液的超声清洗机(频率40kHz)中超声处理5分钟；将清洗后的刀片放入纯乙醇溶液脱水处理后置于120℃的烘箱中干燥60分钟。

(2)铣刀预加热：将经过预处理的刀片装入Balzers公司生产的BD 802 088 BE真空镀膜炉中，抽真空达到5×10^-3Pa后，通入Ar气，维持真空度为4.0×10^-1Pa，启动HCD电子枪及炉体内辅助电阻加热装置，控制HCD电子枪电流为180A；HCD电子枪直流电弧直接照射工件。15分钟后镀膜炉真空室内温度达到193℃。

(3)铣刀表面清洗刻蚀：减少Ar通入量，调整镀膜炉真空室内压力为2.3×10^-1Pa、保持HCD电子枪电流为180A。按照以下顺序依次开动一定数量阴极多弧钛靶，靶电流80A，并对工件施加偏压：先启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加800V脉冲偏压，施加3分钟后关闭；其后启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加600V脉冲偏压，施加6分钟后关闭；再启动1个阴极多弧钛靶，对工件施加600V脉冲偏压，施加15分钟后关闭；最后启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加400V脉冲偏压，施加30分钟后关闭。清洗结束真空室内温度293℃。

(4)过渡层制备：HCD电子枪电流仍保持为180A，调节N₂通入量使镀膜炉真空室室内压力升高到2.7×10^-1Pa；聚焦HCD电子枪直流电弧于坩埚5分钟，之后关闭HCD电子枪，关闭Ar气源。调节N₂流量，保持真空压力为1.5Pa，按照以下顺序依次启动阴极多弧钛靶，靶电流为90A，并对工件施加偏压：先启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加400V脉冲偏压，施加4分钟后关闭；随后启动3个阴极多弧钛靶，对工件施加300V脉冲偏压，施加4分钟后关闭；最后启动2个阴极多弧钛靶，对工件施加300V脉冲偏压，施加8分钟后关闭。

(5)TiN/(Ti，Al，X)N交替层制备：调节Ar气和N₂气的流量，使得Ar气和N₂气的压强P_Ar∶P_N2＝3∶2，维持镀膜炉真空室内压力为3.1×10^-1Pa。启动HCD电子枪并聚焦于坩锅，电流为160A；启动2个阴极多弧钛靶，靶电流为80A；按照以下顺序调整工件偏压：先对工件施加200V脉冲偏压，施加4分钟后调整为150V，再施加4分钟后关闭HCD电子枪和阴极多弧钛靶电源。维持Ar气和N₂气的通入量，启动2个阴极多弧合金靶(靶为熔炼TiAl合金靶，成分为Al₅₇Ti₄₀Cr₃Y)，靶电流为100A，调整工件偏压为120V，持续施镀8分钟。

所得涂层外观呈黑色，球磨痕迹测试涂层的总厚度为2.3μm；NANO力学探针测试涂层硬度为36.12GPa，杨氏弹性模量484GPa；声发射划痕仪测试涂层-基体结合力76N；高温涂层氧化增重试验表明抗氧化温度达到1100℃。

本发明从热膨胀系数差异出发，基体合金同涂层过渡层有相近的热膨胀系数，这样可以减少涂层-基体结合部位的残余应力，即降低涂层剥离的倾向。结合层的组织结构是影响着涂层与基体结合力重要因素。单一的阴极溅射技术难以避免大尺寸“熔滴”，导致结合层粗糙，这些“熔滴”将可能成为涂层剥离、破裂源。真空蒸发虽然可以得到均匀、致密的涂层结构，避免“熔滴”出现，但粒子能量低，涂层与基体的结合力低。本发明将阴极多弧离子溅射同真空蒸发技术结合，尤其在制备过渡层过程中，采用真空蒸发反应技术保证过渡层的均匀致密、无大尺寸“熔滴”，然后在较高偏压作用下，采用高能金属离子轰击该蒸发反应层，起到夯实作用，提高该层同基体的结合强度；本发明涂层外层采用多元金属氮化物成分，提高涂层的硬度和抗高温性能，采用TiN作为夹层的交替结构，保证涂层具有充分的韧性。

Claims (8)

1.一种多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层，其特征在于：该纳米复合多层涂层是在工具或模具基体上以TiN作为结合层，结合层上的膜层结构为[TiN/(Ti，Al，X)N]_n，其中X指Cr，Si，Zr，Y中的一种或多种组合；n＝5-15，为重复膜层数量。

2.根据权利1所述的多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层，其特征在于：该纳米复合多层涂层硬度＞33GPa；涂层-基体结合力＞55N；涂层抗氧化温度＞1000℃。

3.根据权利1要求所述多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层的制备方法，其特征在于包括如下步骤和工艺条件：

(1)工具或模具表面预处理：将工具或模具置于碱性金属清洗液煮沸30-120分钟表面除油；室温下将工具或模具置于盛有碱性金属清洗液的超声清洗机中超声处理5-15分钟；将清洗后的工具或模具放入纯乙醇溶液脱水处理后干燥处理；

(2)预加热：将经过预处理的工具或模具装入真空镀膜炉中，抽真空达到5x10^-3Pa后，通入Ar气，维持真空度为1-4x10^-1Pa，启动HCD电子枪及炉体内加热装置；HCD电子枪起弧后，控制HCD电子枪电流在110-180A；HCD源的直流等离子体弧(主弧)直接照射工件表面，直到真空室内达到100℃-200℃；

(3)表面清洗刻蚀：通入Ar维持镀膜炉真空室压力为1-4x10^-1Pa，调整HCD枪电流为120-180A；对工件施加300-800V脉冲偏压；启动阴极多弧钛靶，溅射出来的钛离子在电场作用下轰击工件表面；在高能电子和金属离子共同作用下清洗和刻蚀表面，清洗刻蚀工具或模具30-60分钟，镀膜炉真空室室内温度不超过300℃；

(4)过渡层制备：关闭步骤(2)开动的阴极多弧钛靶，保持步骤(2)中Ar气通入量，调节N₂气通入量使镀膜炉真空室压力增加到2-5.0x10^-1Pa；聚焦HCD电子枪直流电弧于坩埚，HCD电子枪电流为130-180A；蒸发坩锅中纯钛3-7分钟后关闭HCD电子枪，关闭Ar气源；调节N₂流量，保持真空室压力为0.5-1.5Pa，工件施加300-400V偏压，启动至少2个阴极多弧钛靶，阴极多弧钛靶电流为80-90A；采用多阴极弧钛靶涂制10-20分钟；

(5)TiN/(Ti，Al，X)N交替层制备：调节Ar气和N₂气的流量，保持Ar气和N₂气的压强为P_Ar∶P_N2＝1∶2～2∶1，维持镀膜炉真空室压力为2.8-3.5X10^-1Pa；重新启动HCD电子枪并聚焦于坩锅，电流为130-160A；启动2个阴极多弧钛靶，靶电流为70-80A；工件偏压调整为150-200V，在工件表面涂制每一层厚度小于100nm的TiN层，持续涂制4-8分钟后关闭HCD电子枪电源及阴极多弧钛靶电源；维持Ar气和N₂气的通入量，启动2个阴极多弧合金靶，靶电流为80-100A，调整工件偏压80-120V，持续施镀4-8分钟获得成分为(Ti，Al，X)N的涂层；阴极多弧合金靶为熔炼TiAl合金靶，以重量百分比计，阴极多弧合金靶成分为：铝50-70％，钛30-40％，其余为合金元素Cr，Si，Zr，Y中的一种或多种组合；

(6)重复步骤(4)，获得涂层总厚度2-5μm的涂层，涂层结束时真空室内温度低于400℃。

4.根据权利要求3所述的多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)所述的镀膜炉真空室真空度为2.3x10^-1Pa；HCD电子枪电流为130-160A。

5.根据权利要求3所述的多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层的制备方法，其特征在于：步骤(3)所述的镀膜炉真空室真空度为2.3x10^-1Pa。

6.根据权利要求3所述的多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层的制备方法，其特征在于：步骤(4)所述的增加镀膜炉真空室压力增加到2.5-4.1x10^-1Pa；HCD枪电流为150A；蒸发坩锅中纯钛5分钟后关闭HCD电子枪。

7.根据权利要求3所述的多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层的制备方法，其特征在于：步骤(5)所述的P_Ar∶P_N2＝3∶2，维持真空室内压力为3.0x10^-1Pa；重新启动HCD电子枪并聚焦于坩锅，电流为150A。

8.根据权利要求3所述的多元Ti-Al-N系纳米复合多层涂层的制备方法，其特征在于：步骤(5)(Ti，Al，X)N区域施镀时间与TiN区域施镀时间相同。