CN114086117B - 一种抗固体颗粒冲蚀的防护涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种抗固体颗粒冲蚀的防护涂层，包括基体，以及在基体表面依次镀有Ti层、Ti2AlN层、TiAlN层，其中，Ti层、Ti2AlN层为过渡层。该防护涂层具有较高的抗冲蚀性能。本发明还公开了该防护涂层的制备方法，包括采用电弧离子镀技术，在基体表面沉积形成Ti层；采用直流磁控溅射技术，通过Al靶材和氮气，在所述的Ti层表面沉积形成Ti‑Al‑N层；采用电弧离子镀技术，通过TiAl靶在所述的Ti‑Al‑N层表面形成TiAlN层，得到Ti/Ti‑Al‑N/TiAlN复合涂层，然后进行退火处理得到Ti/Ti2AlN/TiAlN防护涂层。该制备方法工艺简单，操作过程简单易控。
Description
技术领域
本发明属于防护涂层领域，具体涉及一种抗固体颗粒冲蚀的防护涂层及其制备方法。
背景技术
高温结构材料起源于20世纪40年代军用飞机速度性能改进的需要。为了保证发动机高效率、耐高温燃气冲刷以及腐蚀性介质的侵蚀、长期安全可靠的工作，材料要具备高强度、抗蠕变、断裂韧性好、和组织稳定等各方面的要求。高温结构材料按材料性质可分为硅基陶瓷(如Si3N4、SiC)、碳材料(石墨材料、碳/碳复合材料、碳/陶瓷复合材料等)以及金属间铝化物(主要有Ni-A1系、Fe-Al系和Ti-A1系金属间化合物)。
高温结构材料的研究、发展应用与航空、航天工业的发展息息相关，也是21世纪航空航天推进系统实现革命性变革和发展的关键因素。对于航空发动机而言，发动机的温度和空气压缩比与燃料消耗速率和发动机的推力直接相关，提高工作温度和减轻发动机部件的重量是改善现有发动机的性能、研究高推重比新型发动机的两项主要措施。因此，航空和航天器发动机的选料应具备“更轻，更刚、更强和更耐热”四种特性。
在航空飞机的运行过程中，尤其是在起降阶段，空气中的沙尘、冰粒、火山灰等固体颗粒会裹挟在压缩空气中被吸入发动机，从而对其各级叶片造成严重的冲蚀磨损破坏。这不仅会导致发动机维护周期变短、维护费用激增，更会影响发动机的运行效率及使用安全。有效缓解发动机叶片的冲蚀磨损破坏，延长其服役寿命迫在眉睫。
在抗冲蚀涂层开发初期，人们对于冲蚀磨损机理认识存在局限，认为涂层的硬度是影响抗冲蚀性能的主要因素，因此研究人员将涂层体系聚焦于二元氮(碳)化物TiN、CrN、ZrN、WC等。为了进一步提高抗冲蚀性能，研究人员尝试使用硬度更高，耐磨性更好，摩擦系数更低，良好的化学稳定性的多元涂层，如TiAlN、CrAlN、TiAlSiN等，从而得到了抗冲蚀性能更加优异的多元涂层体系。但是，上述涂层在实际使用过程中，仍然难以对基体形成良好的保护，这是由于航空飞机的运行过程中，受到的冲蚀角度并不是单一的，因此单纯通过提升涂层硬度的方法并不能起到全面的抗冲蚀效果，并且上述涂层与航空发动机基体的附着力较差，在冲蚀作用下容易从基体上脱落，严重影响上述涂层的抗冲蚀性能，因此现有TiAlN、CrAlN、TiAlSiN涂层无法满足航空发动机面临的多角度，高热，高强度的冲蚀作用。
发明内容
本发明提供一种抗固体颗粒冲蚀的防护涂层，该防护涂层具有较高的抗冲蚀性能。
一种抗固体颗粒冲蚀的防护涂层，包括基体，以及在基体表面依次镀有Ti层、Ti2AlN层、TiAlN层，其中，Ti层、Ti2AlN层为过渡层。
Ti层塑性较好易于与基体结合，但硬度较差，与TiAlN的硬度和界面存在较大差异，因此，在Ti层和TiAlN层之间引入Ti2AlN层，使得Ti层和TiAlN之间形成硬度和界面的梯度变化，防止裂纹的产生，增加了防护涂层硬度的同时，增加了该防护涂层的韧性，从而能够对高角度和低角度冲蚀具有较强的防护作用。
Ti2AlN层具有较强的耐腐蚀、耐高温、润滑的作用，由于沉积TiAlN层的过程中，会出现孔隙的情况从而形成腐蚀路径，而Ti2AlN层的存在阻止了高温下对TiAlN层的腐蚀，从而起到了耐高温腐蚀的作用。
所述的过渡层和TiAlN层的厚度比为(1.2-4):1。进一步的，所述的Ti层的厚度为1.0–2.0μm，所述Ti2AlN层的厚度为4.0–6.0μm，所述的TiAlN层的厚度为2.0–5.0μm。所述防护涂层的总厚度为7.0–13.0μm。
如果Ti层厚度过薄则防护涂层与基体的结合力较差，如果Ti层厚度过厚，由于Ti层塑性较好但弹性较差，当所述的防护涂层受到冲击后变形较大从而影响了所述防护涂层的承载性能，抗冲击性能下降；合适的Ti2AlN层的厚度能够使得Ti层到TiAlN层的硬度和界面呈现较好的梯度变化，从而降低了界面畸变以及硬度突变导致的各层结合处裂纹的出现，从而提高了抗冲蚀性能；合适的TiAlN层厚度能够使得所述防护涂层具有较高的硬度、较低摩擦系数，并且避免存在较大的内应力。上述三个层的厚度合理配置能够达到较小的防护涂层总厚度的同时，满足较少界面畸变和硬度的梯度变化，已经较强的与基体的结合能够力，较少的内应力，从而具有较强的抗冲蚀性能。
所述的TiAlN层中Ti与Al的原子比为80:20-20:80。
所述的Ti2AlN层中的Ti2AlN MAX相纯度大于90wt％。相纯度太低会导致涂层中有过多杂相，从而影响涂层质量及性能。
所述的Ti2AlN层中的Ti、Al和N的原子比为2:1:1。
限定原子比是因为大部分的MAX相材料都为3:1:2或者2:1:1的原子比，同时，312相和211相MAX相的沉积参数以及退火工艺都有很大区别，其自身性能也有很大差别，211相的硬度相对来说更高。此外，如果提供范围，或者说使其原子比在一个范围内变化，就无法称其为MAX相。而我们的涂层通过成熟的工艺参数得到的Ti2AlN的原子比就是2:1:1。
本发明还提供了一种所述的抗固体颗粒冲蚀的防护涂层的制备方法，包括：
(1)持续通入保护性气体，采用电弧离子镀技术，以纯Ti靶材为电弧阴极靶材，在基体表面沉积形成Ti层；
(2)采用电弧离子镀技术复合直流磁控溅射技术，以Ti靶材和Al靶材分别为电弧阴极靶材和溅射阴极靶材，持续通入氮气，在所述的Ti层表面沉积形成Ti-Al-N层；
(3)采用电弧离子镀技术，以TiAl靶为电弧阴极靶材，关闭纯Ti靶材和Al靶材，在所述的Ti-Al-N层表面形成TiAlN层，得到Ti/Ti-Al-N/TiAlN复合涂层，将所述的Ti/Ti-Al-N/TiAlN复合涂层进行退火处理得到Ti/Ti2AlN/TiAlN防护涂层。
选择电弧离子镀技术复合直流磁控溅射技术，不仅可以将电弧离子镀技术涂层沉积速率快和直流磁控溅射技术高通量、涂层致密、内应力小的优点相结合，同时可以抑制电弧离子镀技术大颗粒多以及直流磁控溅射技术沉积速率慢的缺点。
退火过程中沉积态的非晶Ti-Al-N涂层会转变为高纯度且结晶性良好的纳米层状结构Ti2AlN MAX相，Ti层和TiAlN层不受影响，从而使得涂层整体的硬度和韧性相较于退火前进一步提升。
步骤(1)中：
所述的保护性气体为惰性气体。进一步的，所述的保护性气体为氩气。
所述的电弧离子镀技术的参数为：采用的电弧源电流为60–80A，基体偏压为-70–-150V，工作气体气压为5.0–7.0Pa。
在所述的基体表面沉积形成Ti层之前，先依次采用除油剂、丙酮和无水乙醇对基体进行清洗，然后将清洗后的基体进行刻蚀处理。
所述的刻蚀处理的工艺参数为：腔室压力为0.2–0.6Pa，Ar流量为20.0–60.0sccm，阳极离子源电流为0.1–0.3A，刻蚀时间为10–40min。
所述的基体为钛合金、锆合金或不锈钢。
步骤(2)中，所述的电弧离子镀技术复合直流磁控溅射技术的参数为：电弧源电流为60–80A，溅射源功率为2900–3100W，基体偏压为-50–-250V，工作气体气压为1.0–4.0Pa。
步骤(3)中：
所述的电弧离子镀技术的参数为：采用的电弧源电流为60–80A，基体偏压为-40–-150V，工作气体气压为6.0–8.0Pa。
所述的退火处理工艺参数为：退火温度为300–800℃，退火时间为1–1000h，退火气氛为真空气氛或保护性气氛。
进一步的，所述的退火温度为500–800℃，退火时间为2–1000h。
进一步的，所述的真空气氛为1.0×10-3Pa–3.0×10-2Pa。进一步的，所述的保护性气氛的气压为一个大气压。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
1)Ti2AlN是一种拥有密排六方结构的新型陶瓷材料，属于MAX相材料的一种，拥有较好的抗高温氧化性能，但其抗固体颗粒冲蚀性能较差。TiAlN是Al原子进入TiN晶格中替换部分Ti原子后形成的一种固溶相，其拥有较高的硬度，拥有较好的抗固体颗粒冲蚀性能，但是其脆性较大。本发明通过将两类涂层复合，设计了Ti/Ti2AlN/TiAlN三层结构，其中结合层Ti层赋予涂层高的结合强度，以避免涂层在服役过程中过早剥落失效，过渡层Ti2AlN层可以避免金属Ti层和硬质TiAlN层之间硬度差距过大导致界面不匹配，提升Ti层与TiAlN层之间的结合强度，表面功能层TiAlN涂层主要凭借其高硬度发挥抗固体颗粒冲蚀的功能特性。三层涂层功能协同，结合厚度优化，具有高硬度和高韧性，使涂层整体具有可靠的固体颗粒冲蚀防护性能，可解决钛合金、锆合金、不锈钢等基体的冲蚀磨损问题。
2)本发明涂层制备工艺简单，操作过程简单易控，易于大面积均匀化沉积，有利于产业化生产应用。
附图说明
图1为本发明具体实施方式提供的Ti/Ti2AlN/TiAlN多层膜防护涂层的制备流程示意图；
图2为本发明具体实施方式提供的Ti/Ti2AlN/TiAlN多层膜防护涂层的截面示意图；
图3为实施例1制备的Ti/Ti2AlN/TiAlN多层膜防护涂层的截面形貌图；
图4为实施例1制备的Ti/Ti2AlN/TiAlN多层膜防护涂层的XRD图；
图5为实施例1制备的Ti/Ti2AlN/TiAlN多层膜防护涂层固体颗粒冲蚀后的表面形貌图；
图6为对比例1制备的Ti/Ti2AlN涂层固体颗粒冲蚀后的表面形貌图。
具体实施方式
下面结合若干优选实施例及附图对本发明的技术方案做进一步详细说明，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本发明的理解，而对其不起任何限定作用。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。下列实施例中未注明具体条件的试验方法，通常按照常规条件。
实施例1
如图1所示，先依次采用除油剂、丙酮和无水乙醇对钛合金基体进行清洗，把清洗烘干后的钛合金基体放入真空腔体中，首先向真空腔体中通入氩气35.0sccm，设置线性阳极离子源的电流为0.2A，腔室压力为0.2Pa，利用电离的氩离子对基体进行刻蚀30min；然后采用电弧离子镀技术沉积Ti结合层，靶材为Ti靶，基体负偏压为-70V，电弧电流为70A，Ar气气压为6.0Pa，沉积厚度为2.0μm；接着采用电弧离子镀技术复合直流磁控溅射技术沉积Ti-Al-N过渡层，通入反应气体氮气和氩气，混合气体气压为2.7Pa，氮气占总气体流量的比例为8％，电弧电流为70A，直流磁控溅射功率为3000W，偏压为-200V，厚度为6.0μm；第三步采用电弧离子镀技术沉积TiAlN表面功能层，通入氮气，氮气气压为7.4Pa，电弧电流为70A，偏压为-80V，沉积厚度为5.0μm。真空条件下对所沉积的Ti/Ti-Al-N/TiAlN多层涂层进行热处理，真空度为2.0×10-3Pa，退火温度为750℃，退火时间为2h。
如图2所示，本实施例制备的Ti/Ti2AlN/TiAlN多层膜涂层具有致密的三层结构，其截面形貌如图3所示，Ti层和Ti2AlN层两层厚度之和为8.0μm，TiAlN涂层厚度约为5.0μm，两者厚度比为8:5。Ti2AlN层的Ti:Al:N原子比接近2:1:1，沉积态和退火后的涂层XRD如图4所示。经过固体颗粒冲蚀后(冲蚀介质：二氧化硅，冲蚀条件：出砂量：2.0±0.1g/min，冲蚀时间：5min，冲蚀距离：20mm，冲蚀气压：0.2MPa)，多层涂层的表面无明显失效，冲蚀率为：0.0245mg/g，而在相同条件下，钛合金基体的冲蚀率为：0.613mg/g，为基体冲蚀率的1/25，显著提升了钛合金基体的抗固体颗粒冲蚀性能。对固体颗粒冲蚀后的Ti/Ti2AlN/TiAlN多层涂层表面形貌进行分析，发现涂层表面保持完好，仅有较小的冲蚀坑存在，如图5所示。
实施例2
把清洗烘干后的钛合金基体放入真空腔体中，首先向真空腔体中通入氩气35.0sccm，设置线性阳极离子源的电流为0.2A，腔室压力为0.2Pa，利用电离的氩离子对基体进行刻蚀30min；然后采用电弧离子镀技术沉积Ti结合层，靶材为Ti靶，基体负偏压为-70V，电弧电流为70A，Ar气气压为6.0Pa，沉积厚度为1.5μm；接着采用电弧离子镀技术复合直流磁控溅射技术沉积Ti-Al-N过渡层，通入反应气体氮气和氩气，混合气体气压为2.7Pa，氮气占总气体流量的比例为8％，电弧电流为70A，直流磁控溅射功率为3000W，偏压为-200V，厚度为5.5μm；第三步采用电弧离子镀技术沉积TiAlN表面功能层，通入氮气，氮气气压为7.4Pa，电弧电流为70A，偏压为-80V，沉积厚度为4.0μm。真空条件下对所沉积的Ti/Ti-Al-N/TiAlN多层涂层进行热处理，真空度为2.0×10-3Pa，退火温度为750℃，退火时间为2h。
本实施例制备的Ti/Ti2AlN/TiAlN多层膜涂层具有致密的三层结构，与实施例1所获涂层的结构不同之处在于：本实施例中的Ti层和Ti2AlN层的厚度之和与TiAlN层的厚度之比为7:4。经过固体颗粒冲蚀后(冲蚀介质：二氧化硅，冲蚀条件：出砂量：2.0±0.1g/min，冲蚀时间：5min，冲蚀距离：20mm，冲蚀气压：0.2MPa)，多层涂层的冲蚀率为：0.0334mg/g，表明涂层有较好的抗冲蚀性能。
实施例3
把清洗烘干后的钛合金基体放入真空腔体中，首先向真空腔体中通入氩气35.0sccm，设置线性阳极离子源的电流为0.2A，腔室压力为0.2Pa，利用电离的氩离子对基体进行刻蚀30min；然后采用电弧离子镀技术沉积Ti结合层，靶材为Ti靶，基体负偏压为-70V，电弧电流为70A，Ar气气压为6.0Pa，沉积厚度为2.0μm；接着采用电弧离子镀技术复合直流磁控溅射技术沉积Ti-Al-N过渡层，通入反应气体氮气和氩气，混合气体气压为2.7Pa，氮气占总气体流量的比例为8％，电弧电流为70A，直流磁控溅射功率为3000W，偏压为-200V，厚度为6.0μm；第三步采用电弧离子镀技术沉积TiAlN表面功能层，通入氮气，氮气气压为7.4Pa，电弧电流为70A，偏压为-80V，沉积厚度为4.0μm。真空条件下对所沉积的Ti/Ti-Al-N/TiAlN多层涂层进行热处理，真空度为2.0×10-3Pa，退火温度为750℃，退火时间为2h。
本实施例制备的Ti/Ti2AlN/TiAlN多层膜涂层具有致密的三层结构，与实施例1所获涂层的结构不同之处在于：本实施例中的TiAlN表面功能层的厚度为4.0μm。经过固体颗粒冲蚀后(冲蚀介质：二氧化硅，冲蚀条件：出砂量：2.0±0.1g/min，冲蚀时间：5min，冲蚀距离：20mm，冲蚀气压：0.2MPa)，多层涂层的冲蚀率为：0.0316mg/g，表明涂层有较好的抗冲蚀性能。
实施例4
本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例中的TiAlN表面功能层厚度为3.0μm。经过固体颗粒冲蚀后(冲蚀介质：二氧化硅，冲蚀条件：出砂量：2.0±0.1g/min，冲蚀时间：5min，冲蚀距离：20mm，冲蚀气压：0.2MPa)，多层涂层的冲蚀率为：0.0375mg/g，表明涂层有较好的抗冲蚀性能。
实施例5
本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例中的Ti2AlN过渡层的厚度为5.0μm。经过固体颗粒冲蚀后(冲蚀介质：二氧化硅，冲蚀条件：出砂量：2.0±0.1g/min，冲蚀时间：5min，冲蚀距离：20mm，冲蚀气压：0.2MPa)，多层涂层的冲蚀率为：0.0352mg/g，表明涂层有较好的抗冲蚀性能。
实施例6
本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例中的Ti2AlN过渡层的厚度为4.0μm。经过固体颗粒冲蚀后(冲蚀介质：二氧化硅，冲蚀条件：出砂量：2.0±0.1g/min，冲蚀时间：5min，冲蚀距离：20mm，冲蚀气压：0.2MPa)，多层涂层的冲蚀率为：0.0367mg/g，表明涂层有较好的抗冲蚀性能。
实施例7
本实施例与实施例1的区别仅在于：本实施例中的Ti结合层的厚度为1.0μm。经过固体颗粒冲蚀后(冲蚀介质：二氧化硅，冲蚀条件：出砂量：2.0±0.1g/min，冲蚀时间：5min，冲蚀距离：20mm，冲蚀气压：0.2MPa)，多层涂层的冲蚀率为：0.0349mg/g，表明涂层有较好的抗冲蚀性能。
对比例1
把清洗烘干后的钛合金基体放入真空腔体中，首先向真空腔体中通入氩气35.0sccm，设置线性阳极离子源的电流为0.2A，腔室压力为0.2Pa，利用电离的氩离子对基体进行刻蚀30min；然后采用电弧离子镀技术沉积Ti结合层，靶材为Ti靶，基体负偏压为-70V，电弧电流为70A，Ar气气压为6.0Pa，沉积厚度为2.0μm；接着采用电弧离子镀技术复合直流磁控溅射技术沉积Ti-Al-N过渡层，通入反应气体氮气和氩气，混合气体气压为2.7Pa，氮气占总气体流量的比例为8％，电弧电流为70A，直流磁控溅射功率为3000W，偏压为-200V，厚度为6.0μm。真空条件下对所沉积的Ti/Ti-Al-N双层涂层进行热处理，真空度为2.0×10-3Pa，退火温度为750℃，退火时间为2h，得到Ti/Ti2AlN涂层。
本对比例制备的Ti/Ti2AlN涂层具有致密的两层结构，Ti层厚度为2.0μm，Ti2AlN涂层厚度约为6.0μm，两者厚度比为1:3。经过固体颗粒冲蚀后(冲蚀介质：二氧化硅，冲蚀条件：出砂量：2.0±0.1g/min，冲蚀时间：5min，冲蚀距离：20mm，冲蚀气压：0.2MPa)，多层涂层的冲蚀率为：0.0853mg/g，明显高于实施例1中的冲蚀率。对冲蚀后的Ti/Ti2AlN涂层进行表面形貌分析发现，涂层在冲蚀过程中出现大面积剥落(如图6所示)，成为冲蚀失效的主要因素之一，其原因可能是表面Ti2AlN涂层的硬度较低，无法提供很好的抗冲蚀性能。
对比例2
把清洗烘干后的钛合金基体放入真空腔体中，首先向真空腔体中通入氩气35.0sccm，设置线性阳极离子源的电流为0.2A，腔室压力为0.2Pa，利用电离的氩离子对基体进行刻蚀30min；然后采用电弧离子镀技术复合直流磁控溅射技术沉积Ti-Al-N过渡层，通入反应气体氮气和氩气，混合气体气压为2.7Pa，氮气占总气体流量的比例为8％，电弧电流为70A，直流磁控溅射功率为3000W，偏压为-200V，厚度为6.0μm；第三步采用电弧离子镀技术沉积TiAlN表面功能层，通入氮气，氮气气压为7.4Pa，电弧电流为70A，偏压为-80V，沉积厚度为4.0μm。真空条件下对所沉积的Ti-Al-N/TiAlN多层涂层进行热处理，真空度为2.0×10-3Pa，退火温度为750℃，退火时间为2h，得到Ti2AlN/TiAlN涂层。
本对比例制备的Ti2AlN/TiAlN涂层经固体颗粒冲蚀后(冲蚀介质：二氧化硅，冲蚀条件：出砂量：2.0±0.1g/min，冲蚀时间：5min，冲蚀距离：20mm，冲蚀气压：0.2MPa)，多层涂层的冲蚀率为：0.0945mg/g，明显高于实施例1中的冲蚀率。对固体颗粒冲蚀后的Ti2AlN/TiAlN涂层进行表面形貌分析发现，涂层表现为明显的脆性剥落，其原因可能是Ti2AlN层与基体之间硬度、韧性等力学性能不匹配所致。
对比例3
本对比例与实施例1的区别在于：本对比例分为两层，即缺少过渡层Ti2AlN层，经固体颗粒冲蚀后(冲蚀介质：二氧化硅，冲蚀条件：出砂量：2.0±0.1g/min，冲蚀时间：5min，冲蚀距离：20mm，冲蚀气压：0.2MPa)，多层涂层的冲蚀率为：0.106mg/g，明显高于实施例1中的冲蚀率。结果表明，缺少过渡层后冲蚀率显著增大，防护效果大大降低。
本发明的各方面、实施例、特征及实例应视为在所有方面为说明性的且不打算限制本发明，本发明的范围仅由权利要求书界定。在不背离所主张的本发明的精神及范围的情况下，所属领域的技术人员将明了其它实施例、修改及使用。
Claims (8)
1.一种抗固体颗粒冲蚀的防护涂层，其特征在于，包括基体，以及在基体表面依次镀有的Ti层、Ti2AlN层、TiAlN层，其中，Ti层、Ti2AlN层为过渡层；
所述的Ti层的厚度为1.0–2.0μm，所述Ti2AlN层的厚度为4.0–6.0μm，所述的TiAlN层的厚度为2.0–5.0μm。
2.根据权利要求1所述的抗固体颗粒冲蚀的防护涂层，其特征在于，所述的过渡层和TiAlN层的厚度比为(1.2-4):1。
3.根据权利要求1所述的抗固体颗粒冲蚀的防护涂层，其特征在于，所述的TiAlN层中Ti与Al的原子比为80:20-20:80。
4.一种根据权利要求1-3任一项所述的抗固体颗粒冲蚀的防护涂层的制备方法，其特征在于，包括：
(1)持续通入保护性气体，采用电弧离子镀技术，以Ti靶材为电弧阴极靶材，在基体表面沉积形成Ti层；
(2)采用电弧离子镀技术复合直流磁控溅射技术，以Ti靶材和Al靶材分别为电弧阴极靶材和溅射阴极靶材，持续通入氮气，在所述的Ti层表面沉积形成Ti-Al-N层；
(3)采用电弧离子镀技术，以TiAl靶为电弧阴极靶材，关闭Ti靶材和Al靶材，在所述的Ti-Al-N层表面形成TiAlN层，得到Ti/Ti-Al-N/TiAlN复合涂层，将所述的Ti/Ti-Al-N/TiAlN复合涂层进行退火处理得到Ti/Ti2AlN/TiAlN防护涂层。
5.根据权利要求4所述的抗固体颗粒冲蚀的防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，所述的电弧离子镀技术的参数为：采用的电弧源电流为60–80A，基体偏压为-70–-150V，工作气体气压为5.0–7.0Pa。
6.根据权利要求4所述的抗固体颗粒冲蚀的防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤(1)中，在所述的基体表面沉积形成Ti层之前，先依次采用除油剂、丙酮和无水乙醇对基体进行清洗，然后将清洗后的基体进行刻蚀处理。
7.根据权利要求4所述的抗固体颗粒冲蚀的防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，所述的电弧离子镀技术复合直流磁控溅射技术的参数为：电弧源电流为60–80A，溅射源功率为2900–3100W，基体偏压为-50–-250V，工作气体气压为1.0–4.0Pa。
8.根据权利要求4所述的抗固体颗粒冲蚀的防护涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中：所述的退火处理工艺参数为：退火温度为300–800℃，退火时间为1–1000h，退火气氛为真空气氛或保护性气氛。
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