CN104711515A - 一种Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层及其制备方法和设备 - Google Patents

Abstract

本发明创造提供了一种Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层及其制备方法和设备，所述涂层自基体表面向外依次为Cr扩散层、Cr结合层、Cr过渡层、CrNx支撑层、Cr/CrN抗腐蚀层和Cr装饰层；其中，所述CrNx支撑层中0≤x＜1；所述Cr/CrN抗腐蚀层为Cr层和CrN层的交替层，且所述Cr/CrN抗腐蚀层中至少具有一层Cr层和一层CrN层。本发明提供的涂层形成结构和成分渐变，层间结合良好，具有优异的耐腐蚀性和综合性能。

Description

一种Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层及其制备方法和设备

技术领域

本发明创造属于涂层材料制备技术领域，具体涉及一种Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层及其制备方法，能够适用于各类基体材料表面，尤其适用于诸如紧固件等小规格尺寸及具有复杂表面结构的基体材料的表面处理或改性。

背景技术

与离子注入、喷涂、电镀、氧化、CVD(化学气相沉积)等技术相比，PVD(物理气相沉积)方法是目前最先进的表面处理技术之一，用无污染的真空镀膜技术制备金属或陶瓷涂层来代替传统的防腐蚀涂层是近年来发展的趋势，国内外不少研究机构进行了许多有益的尝试，包括电子束蒸法、化学气相沉积、离子束溅射、阴极电弧沉积以及磁控溅射等。其中电子束蒸发镀膜效率较高，但其镀膜方向性较强、均匀性较差、附着力低、不利于复杂外型工件的制备；化学气相沉积方法沉积速率较快，但制备温度较高，对工件的耐温性要求较高，不能适用于普通钢铁及低熔点非金属材料；阴极电弧沉积方法沉积速率较快，但放电过程中产生大量的液滴难以消除，涂层表面光洁度和耐腐蚀性能受到较大影响，为消除液滴必须进行过滤，导致沉积速率大幅度下降。磁控溅射方法制备的涂层没有液滴问题，同时制备温度较低，可以在各种基体材料(如钢铁、有色金属、塑料等)上进行涂层制备，镀膜过程绿色环保，可以得到厚度均匀、结合力优良的纳米涂层。且该涂层具有优异防腐蚀性能和环境友好的特点，在航空航天领域具有良好的应用前景。

纳米多层膜和纳米晶复合涂层具有相似的微结构和力学性能特征。近年来是防腐蚀涂层领域研究的热点。磁控溅射制备的各种防腐蚀涂层材料中，CrN复合涂层材料是一种新型的面心立方结构的硬质陶瓷涂层材料，具有内应力低、韧性好、耐磨性好、结合力强、化学稳定性高以及良好的热稳定性好等特性；CrN膜不但具有优异的耐磨性能，而且具有优异的电化学腐蚀性能和抗高温氧化性能。是高端紧固件表面防护涂层材料中最具有应用前途的涂层。

紧固件是作紧固连接用且应用极为广泛的一类机械零件。在机械设备、车辆、船舶、铁路上都获得了广泛的应用。尤其是随着各类航天、航空装备的发展，对紧固件的性能也提出了更高的要求，如适用于海上环境的装备，则对配套紧固件的综合性能，耐腐蚀性能要求严苛。为提高紧固件的耐腐蚀性能，一般在选择具有良好耐蚀性基体材料的基础上，再通过合适的表面处理方法进一步改善紧固件的表面性能。紧固件工件规格尺寸多样，外形结构复杂多样，基体成分种类也各不相同，目前的表面处理技术获得的涂层材料仍然不能满足高技术发展对紧固件提出的越来越高的性能需求。并且，目前低成本的电镀技术如电镀铬、镀锌、镀镍等仍应用广泛。但由于电镀过程中所排放的废液含高度致癌的六价铬等污染严重的重金属，严重污染周边环境。发达国家已经大量限制电镀技术的使用，全部转包到包括中国在内的发展中国家，对环境造成了严重的污染。为了寻找电镀的替代技术，国内外进行了多年的尝试，但由于制备方法上的缺陷，迄今为止，低成本的替代电镀技术的研究仍然没有取得较大突破。

发明内容

本发明创造针对现有技术的不足，首先提供了一种Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层，能够适用于各类基体材料表面，尤其适用于诸如紧固件等多种规格尺寸及具有复杂表面结构的基体材料的表面处理或改性，所采用的技术方案是：所述Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层自基体表面向外依次为Cr扩散层、Cr结合层、Cr过渡层、CrNx支撑层、Cr/CrN抗腐蚀层和Cr装饰层；其中，所述CrNx支撑层中0≤x＜1；所述Cr/CrN抗腐蚀层为Cr层和CrN层的交替层，且所述Cr/CrN抗腐蚀层中至少具有一层Cr层和一层CrN层。

其中，所述Cr扩散层为采用电弧离子镀方法制备而成，所述Cr结合层、Cr过渡层、CrNx支撑层、Cr/CrN抗腐蚀层和Cr装饰层为采用中频磁控溅射法制备而成。

进一步，所述CrNx支撑层中，x值自基体表面向外的延伸方向递增，优选的，x值自基体表面向外的延伸方向由0增至接近于1。

进一步，所述Cr扩散层厚度为2～10nm，所述Cr结合层厚度为5～100nm；所述Cr过渡层厚度为200～2000nm；所述CrNx支撑层厚度为200～1000nm；所述Cr/CrN抗腐蚀层厚度为500～5000nm；所述Cr装饰层厚度为200～1000nm；其中，所述Cr/CrN抗腐蚀层中，Cr层厚度为5～2500nm，CrN层厚度为5～2500nm，所述Cr层和CrN层的层数优选为2～500层。

本发明还提供了制备上述Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的方法，包括采用电弧离子镀方法制备Cr扩散层的步骤以及采用中频磁控溅射法依次分别制备Cr结合层、Cr过渡层、CrNx支撑层、Cr/CrN抗腐蚀层和Cr装饰层的步骤。

具体的，所述制备Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的方法包括下述步骤：采用电弧放电在0.02～0.2Pa、-800～-1000V、保护气条件下制备Cr扩散层；采用中频磁控溅射在0.4～1Pa、-500～-1000V、保护气条件下制备Cr结合层；采用中频磁控溅射在0.4～1Pa、-50～-200V、保护气条件下制备Cr过渡层；采用中频磁控溅射在0.4～1Pa、-50～-250V、保护气和氮气混合气条件下制备CrNx支撑层；采用中频磁控溅射在0.4～1Pa、-50～-250V、间隔向保护气中通入氮气的条件下制备Cr/CrN抗腐蚀层；采用中频磁控溅射在0.4～1Pa、-50～-250V、保护气条件下制备Cr装饰层。

其中，所述电弧放电和中频磁控溅射过程中所用的靶材均为Cr。

其中，所述各结构层制备过程中，电弧放电时间以及磁控溅射时间可根据各结构层制备厚度的需求进行调整，该调整被认为是本领域技术人员公知或容易实现的。

进一步，所述所述各结构层制备过程中，电弧离子镀和中频磁控溅射过程的温度控制在200～350℃，优选为250～300℃，更优选为250℃。

进一步，所述CrNx支撑层的制备过程中，控制单位时间内氮气的通入量随时间递增，以使CrNx支撑层中，x值自基体表面向外的延伸方向递增。其中，单位时间内氮气的通入量以及其随时间的变化量可根据CrNx支撑层厚度和化学组成变化的需要进行调整，该调整被认为是本领域技术人员公知或容易实现的，非限定性的例子包括，在CrNx支撑层制备的磁控溅射时间段内，将单位时间内氮气的通入量由零匀速增至Cr和N原子沉积的化学计量比接近1∶1的量，亦即接近x＝1时单位时间内所需的氮气通入量，同时在过程中调整氩气的单位时间内通入量以平衡气压。

进一步，所述Cr/CrN抗腐蚀层的制备过程中，间隔向保护气中匀速通入氮气(单位时间内氮气的通入量不变)，氮气通入时形成CrN层，单位时间内氮气的通入量以Cr和N原子沉积的化学计量比为1∶1为准，通入时间可根据CrN层厚度的需要进行调整，上述对单位时间内氮气通入量以及氮气通入时间的调整被认为是本领域技术人员公知或容易实现的；未通入氮气的间隔形成Cr层，间隔时间可根据Cr层厚度的需要进行调整，该间隔时间的调整也被认为是本领域技术人员公知或容易实现的；同时在整个Cr/CrN抗腐蚀层的制备过程中调整氩气单位时间内通入量以平衡气压。

进一步，在所述Cr扩散层制备前，还包括对基体表面的等离子体清洗步骤。所述等离子体清洗优选在保护气环境下，100～450℃、2-3Pa，-800～-1000V偏压条件下进行，清洗时间进一步优选为30～60min。更进一步的，所述等离子清洗还在磁场中进行，磁场强度优选为2000Gs以上，更优选为3000～4000Gs。

进一步，所述保护气为氩气。

本发明还提供了制备上述Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的设备，包括由炉体形成的真空室，所述真空室中部和一角分别竖直且相对安装有管状磁控溅射靶，所述真空室其余三角设有加热器，所述真空室两侧分别相对安装有电弧靶，真空室中部的所述管状磁控溅射靶外还设有与之同轴的工件架。

进一步，所述两个管状磁控溅射靶均可绕其自身中心轴旋转，所述工件架可绕其自身中心轴旋转。

进一步，所述真空室还设有真空室门、进气口和抽气口。

进一步，所述两个管状磁控溅射靶的位置中央或靶上设有磁场剂型相反的永磁铁，形成闭合磁场。

进一步，所述真空室高度为0.5～1.5米，长和/或宽为500～1500mm。

其中，所述管状磁控溅射靶和电弧靶均为Cr靶。

本发明的Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层具有的优点和积极效果是：

(1)Cr扩散层是通过电弧离子镀技术将Cr离子高温蒸发并在高偏压作用下高速扩散到紧固件表面形成，有利于形成冶金扩散层，与基体结合紧密；

(2)Cr结合层利用高偏压下氩离子轰击紧固件表面，同时提高表面温度，有利于提高致密度；

(3)Cr过渡层在低偏压下制备，有利于降低涂层应力，提供良好的缓冲作用；

(4)CrNx支撑层进一步形成具有一定硬度的氮化铬，在成分和硬度上形成梯度，为后续Cr-CrN抗腐蚀层提供良好的支撑效果；

(5)Cr/CrN抗腐蚀层将Cr层和CrN层交替结合形成多层结构，CrN的晶粒直径能够降低到100纳米以下，大幅度提高CrN涂层的耐磨和抗腐蚀性能；

(6)本发明的Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的多层结构，形成结构和成分渐变，层间结合良好，还能够制备较厚的涂层；

(7)本发明的Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的多层结构，抑制了柱状晶的生长，提高涂层的致密度，这不但提高了涂层的耐腐蚀性，同时韧性也大幅度提高；

(8)本发明的Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层特别适用于尺寸规格多样、工件表面结构多样的基体材料，特别是应用到紧固件表面，能够大幅度提高紧固件的抗腐蚀性能，单层结构抗中性盐雾腐蚀一般低于100小时，多层结构可以抗500小时以上的盐雾。

本发明的Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层制备方法具有的优点和积极效果是：

(1)制备过程简单，条件可控；

(2)与普通辉光放电离子清洗相比，本发明采用磁场增强等离子体密度，提高清洗效率，涂层的附着力在不清洗时一般低于30N，清洗后可以达到50N；

本发明的制备Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的设备具有的优点和积极效果是：

(1)设备布局合理，一方面两个管状磁控溅射靶之间的磁场分布更均匀，使靶面上均匀溅射，提高了涂层的均匀性，另一方面靶前部位等离子体密度大幅度增加，工件完全浸没在等离子体中，有利于涂层沉积速率、硬度、附着力的提高；

(2)由于磁控溅射靶采用管状和旋转方式，靶的冷却效率与平面靶相比大幅度提升，靶材利于率也比平面靶结构提高3倍以上；

(3)所述工件架采用旋转方式，能够在涂层制备过程中带动工件进行旋转，使涂层更均匀。

附图说明

图1是本发明创造Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的结构示意图；

图2是本发明创造制备Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的设备的结构示意图；

图3是本发明创造Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层在紧固件上的表面形貌；

图4是本发明创造Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层截面形貌。

其中，1-基体；2-Cr扩散层；3-Cr结合层；4-Cr过渡层；5-CrNx支撑层；6-Cr/CrN抗腐蚀层；7-Cr装饰层；8-门；9-管状磁控溅射靶；10-加热器；11-电弧靶；12-工件架；13-抽气口；14-真空室；15-工件。

具体实施方式

下面结合附图通过具体实施例对本发明创造进行进一步说明。为叙述方便，本发明Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的制备方法中略去了过程中常规的或必要的步骤，如工件的清洗、除油等预处理步骤、工件安装固定步骤等；本发明制备Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的设备中略去了必要的或常规的如阀门、温度和/或压力感应器、流量计、旋转电机等附件，本行业的技术人员可根据需要进行调整和设计。本行业的技术人员还可以做出更多变型和改进，例如改变进气方式、改变进出气口位置和数量、增减加热器数量等，所有这些变型、调整、改进都应视为本发明的保护范围。

图1为本发明创造Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的结构示意图，自基体1表面向外依次为Cr扩散层2、Cr结合层3、Cr过渡层4、CrNx支撑层5、Cr/CrN抗腐蚀层6和Cr装饰层7，其中，所述CrNx支撑层5中0≤x＜1，所述Cr/CrN抗腐蚀层6为若干Cr层和CrN层的交替层。其中，所述Cr扩散层2厚度为2～10nm，所述Cr结合层3厚度为5～100nm，所述Cr过渡层4厚度为200～2000nm，所述CrNx支撑层5厚度为200～1000nm，所述Cr/CrN抗腐蚀层6厚度为500～5000nm，所述Cr装饰层7厚度为200～1000nm，所述Cr/CrN抗腐蚀层6中，Cr层厚度为5～2500nm，CrN层厚度为5～2500nm，所述Cr层和CrN层的层数为1～500层，优选为2～500层。

图2是本发明创造制备Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的设备的结构示意图，真空室14由炉体围成，高度为0.8m，长和宽均为1m，所述真空室14前方为门8，后方连通有抽气口13，两侧分别相对安装有电弧靶11，所述真空室14中部和一角各竖直且相对安装有一管状磁控溅射靶9，其余三角设有加热器10，位于所述真空室14中部的所述管状磁控溅射靶9外还设有与之同轴的用于固定工件15的工件架12。其中，所述两个管状磁控溅射靶9均可绕其自身中心轴旋转，所述工件架12也可绕其自身中心轴旋转，所述两个管状磁控溅射靶9上设有磁场剂型相反的永磁铁，形成闭合磁场，所述两个管状磁控溅射靶9间磁感应强度大于2000Gs。其中，所述管状磁控溅射靶和电弧靶均为Cr靶。所述设备上还设有与真空室连通的若干进气口、流量计、压力计、温度传感器、带动所述管状磁控溅射靶9和/或工件架12转动的电机、控制单元等，均能够根据常规技术得以实现，不再赘述。

下面采用如图2所示的设备，在紧固件上制备如图1所示结构的Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层。

实施例1

将不锈钢紧固件固定于工件架12上，使工件架12以4rad/min速度转动。在100℃、-800V偏压、2Pa氩气环境下对紧固件进行等离子体清洗60min；然后升温至270℃并持续保温；开启电弧靶11，在0.02Pa氩气、-800V条件进行2nm Cr扩散层制备；关闭电弧靶11，开启管状磁控溅射靶9，采用中频磁控溅射在0.4Pa氩气、-500V条件进行5nmCr结合层制备；然后降低衬底偏压，在0.4Pa氩气、-50V条件进行200nm Cr过渡层制备；然后逐步通入氮气，在0.4Pa压力、-50V条件下进行200nm CrNx支撑层制备，该过程中氮气流量由0逐渐增至40sccm，同时调整氩气流量维持压力平衡；继续维持0.4Pa压力、-50V不变，氩气条件下进行250nm Cr/CrN抗腐蚀层中Cr层的制备，然后通入流量为40sccm氮气，同时调整压力流量维持压力平衡，进行250nm Cr/CrN抗腐蚀层中CrN层的制备；然后停止氮气通入，在0.4Pa氩气、-50V条件进行200nm Cr装饰层制备；涂层总厚度在1107nm，制备结束后自然冷却即可。得到的具有Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的紧固件在抗中性盐雾腐蚀性能达到550小时。

实施例2

将不锈钢紧固件固定于工件架12上，使工件架12以4rad/min速度转动。在450℃、-800V偏压、2Pa氩气环境下对紧固件进行等离子体清洗30min；然后降温至250℃并持续保温；开启电弧靶11，在0.2Pa氩气、-1000V条件进行10nm Cr扩散层制备；关闭电弧靶11，开启管状磁控溅射靶9，采用中频磁控溅射在1Pa氩气、-1000V条件进行100nmCr结合层制备；然后降低衬底偏压，在1Pa氩气、-200V条件进行2000nm Cr过渡层制备；然后逐步通入氮气，在1Pa压力、-250V条件下进行1000nm CrNx支撑层制备，该过程中氮气流量由0逐渐增至40sccm，同时调整氩气流量维持压力平衡；继续维持1Pa压力、-250V不变，氩气条件下进行5nm Cr/CrN抗腐蚀层中Cr层的制备，然后通入流量为40sccm氮气，同时调整压力流量维持压力平衡，进行5nm Cr/CrN抗腐蚀层中CrN层的制备；通过间隔通入流量为40sccm氮气，重复交替进行上述Cr层和CrN层的制备，直至获得单层厚度均为5nm的Cr层和CrN层的交替层，形成总层数1000层、总厚度5000nm的Cr/CrN抗腐蚀层；然后停止氮气通入，在1Pa氩气、-250V条件进行1000nmCr装饰层制备；涂层总厚度在9110nm，制备结束后自然冷却即可。得到的具有Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的紧固件在抗中性盐雾腐蚀性能达到600小时。

实施例3

将不锈钢紧固件固定于工件架12上，使工件架12以4rad/min速度转动。在350℃、-1000V偏压、3Pa氩气环境下对紧固件进行等离子体清洗30min；然后降温至250℃并持续保温；开启电弧靶11，在0.15Pa氩气、-1000V条件进行9nm Cr扩散层制备；关闭电弧靶11，开启管状磁控溅射靶9，采用中频磁控溅射在0.4Pa氩气、-1000V条件进行200nmCr结合层制备；然后降低衬底偏压，在0.9Pa氩气、-200V条件进行1000nm Cr过渡层制备；然后逐步通入氮气，在0.6Pa压力、-250V条件下进行600nm CrNx支撑层制备，该过程中氮气流量由0逐渐增至40sccm，同时调整氩气流量维持压力平衡；维持0.4Pa压力、-50V不变，氩气条件下进行5nm Cr/CrN抗腐蚀层中Cr层的制备，然后通入流量为40sccm氮气，同时调整压力流量维持压力平衡，进行20nm Cr/CrN抗腐蚀层中CrN层的制备；通过间隔通入流量为40sccm氮气，重复交替进行上述Cr层和CrN层的制备，直至获得单层厚度为5nm的Cr层和单层厚度为20nm的CrN层的交替层，形成总层数400层、总厚度5000nm的Cr/CrN抗腐蚀层；然后停止氮气通入，在0.8Pa氩气、-50V条件进行500nm Cr装饰层制备；涂层总厚度在7309nm，制备结束后自然冷却即可。得到的具有Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的紧固件在抗中性盐雾腐蚀性能达到700小时。

实施例4

将不锈钢紧固件固定于工件架12上，使工件架12以4rad/min速度转动。在250℃、-800V偏压、3Pa氩气环境下对紧固件进行等离子体清洗30min；维持250℃不变；开启电弧靶11，在0.2Pa氩气、-900V条件进行10nm Cr扩散层制备；关闭电弧靶11，开启管状磁控溅射靶9，采用中频磁控溅射在0.9Pa氩气、-1000V条件进行80nm Cr结合层制备；然后降低衬底偏压，在0.8Pa氩气、-150V条件进行1000nm Cr过渡层制备；然后逐步通入氮气，在0.9Pa压力、-200V条件下进行900nm CrNx支撑层制备，该过程中氮气流量由0逐渐增至40sccm，同时调整氩气流量维持压力平衡；维持0.8Pa压力、-100V不变，氩气条件下进行5nm Cr/CrN抗腐蚀层中Cr层的制备，然后通入流量为40sccm氮气，同时调整压力流量维持压力平衡，进行5nm Cr/CrN抗腐蚀层中CrN层的制备；通过间隔通入流量为40sccm氮气，重复交替进行上述Cr层和CrN层的制备，直至获得单层厚度均为5nm的Cr层和CrN层的交替层，形成总层数800层、总厚度4000nm的Cr/CrN抗腐蚀层；然后停止氮气通入，在1Pa氩气、-200V条件进行800nm Cr装饰层制备；涂层总厚度在6790nm，制备结束后自然冷却即可。得到的具有Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的紧固件在抗中性盐雾腐蚀性能达到650小时。

图3和图4分别为本发明创造Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层在紧固件上的表面形貌和截面形貌，从图中可以看出涂层表面光滑，涂层致密，且涂层和基体结合良好，涂层厚度均匀。

Claims (10)

1.一种Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层，自基体表面向外依次为Cr扩散层、Cr结合层、Cr过渡层、CrNx支撑层、Cr/CrN抗腐蚀层和Cr装饰层；其中，所述CrNx支撑层中0≤x＜1；所述Cr/CrN抗腐蚀层为Cr层和CrN层的交替层，且所述Cr/CrN抗腐蚀层中至少具有一层Cr层和一层CrN层。

2.根据权利要求1所述的一种Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层，其特征在于：所述Cr扩散层为采用电弧离子镀方法制备而成，所述Cr结合层、Cr过渡层、CrNx支撑层、Cr/CrN抗腐蚀层和Cr装饰层为采用中频磁控溅射法制备而成。

3.根据权利要求1所述的一种Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层，其特征在于：所述CrNx支撑层中，x值自基体表面向外的延伸方向递增，优选的，x值自基体表面向外的延伸方向由0增至接近于1。

4.根据权利要求1所述的一种Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层，其特征在于：所述Cr扩散层厚度为2～10nm，所述Cr结合层厚度为5～100nm，所述Cr过渡层厚度为200～2000nm，所述CrNx支撑层厚度为200～1000nm，所述Cr/CrN抗腐蚀层厚度为500～5000nm，所述Cr装饰层厚度为200～1000nm；其中，所述Cr/CrN抗腐蚀层中，Cr层厚度为5～2500nm，CrN层厚度为5～2500nm。

5.制备如权利要求1所述一种Cr-CrN纳米复合金属陶瓷涂层的方法，包括采用电弧离子镀方法制备Cr扩散层的步骤以及采用中频磁控溅射法依次分别制备Cr结合层、Cr过渡层、CrNx支撑层、Cr/CrN抗腐蚀层和Cr装饰层的步骤。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，包括下述步骤：采用电弧放电在0.02～0.2Pa、-800～1000V、保护气条件下制备Cr扩散层；采用中频磁控溅射在0.4～1Pa、-500～-1000V、保护气条件下制备Cr结合层；采用中频磁控溅射在0.4～1Pa、-50～-200V、保护气条件下制备Cr过渡层；采用中频磁控溅射在0.4～1Pa、-50～-250V、保护气和氮气混合气条件下制备CrNx支撑层；采用中频磁控溅射在0.4～1Pa、-50～-250V、间隔向保护气中通入氮气的条件下制备Cr/CrN抗腐蚀层；采用中频磁控溅射在0.4～1Pa、-50～-250V、保护气条件下制备Cr装饰层。

7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，电弧离子镀和中频磁控溅射过程的温度控制在200～350℃，优选为250～300℃，更优选为250℃。

8.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述CrNx支撑层的制备过程中，控制单位时间内氮气的通入量随时间递增，所述Cr/CrN抗腐蚀层的制备过程中，间隔向保护气中匀速通入氮气，单位时间内氮气的通入量以Cr和N原子沉积的化学计量比为1∶1为准。

9.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，在所述Cr扩散层制备前，还包括对基体表面的等离子体清洗步骤。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述等离子清洗还在磁场中进行，磁场强度优选为2000Gs以上，更优选为3000～4000Gs。