CN116288191A - 一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层及其制备方法；属于表面处理技术领域；包括以下步骤：选择基底，并进行预处理；采用磁控溅射技术在预处理后的基底表面进行溅射，靶材为Al、Ti、Cr、Si、B五元素合金靶材，制备AlTiN基纳米涂层。本发明采用特定成分比例的Al、Ti、Cr、Si、B五元素靶，制得AlTiCrSiBN涂层，其具有优良的力学性能、高温抗氧化性能以及与基底材料具有较好结合能力。
Description
技术领域
本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层及其制备方法。
背景技术
AlTiN是目前市面上一种主流的耐磨涂层，因其高硬耐磨的特性广泛应用于各类切削和滚插齿加工刀具和工装模具上面作为保护涂层，提高刀工模具寿命。但是由于现代加工效率的提高和环保要求，高速干式（不加冷却液）加工是未来的发展趋势。相比于传统加工方式，高速干式加工切削在加工过程中产生更多的加工热量，刀具的瞬间温度最高可达到1000℃，而传统的AlTiN涂层最高温度稳定为700℃，超过该温度，AlTiN分解，涂层硬度迅速降低到20GPa以下，失去保护作用。目前主要使用三种方式：一种是采取纳米层状结构：比如CN111020497A《一种周期性多层结构AlTiN/AlCrO涂层及其制备方法》采用叠加AlCrO氧化物涂层，提高总体抗氧化性；另一种是采用抗高温元素如Si，Y等；比如CN108330453A《一种AlTiN/AlTiYN纳米多层刀具涂层及其制备方法》；最后一种是提高Al元素固溶上限，如CN110573645B《富铝的AlTiN基膜》，提高Al含量超过75%以上，通过工艺方式，保持AlTiN为Fcc面心立方结构，提高抗氧化性。
现有技术方案存在的问题如：（1）氧化物制备困难，难以稳定量产，目前市面上并没有成熟的氧化物涂层应用，只有高校和专利中简单实验制备；（2）目前市场主流使用方案，通过特殊元素的添加提高抗高温氧化性，但是此种方法目前只能将抗氧化温度提升到八九百度，且单纯抗高温元素参杂导致涂层应力大，涂层稳定性难移控制；（3）采用利用高功率脉冲磁控溅射HiPIMS技术被溅射制备过固溶Al含量的面心立方Fcc的AlTiN涂层，缺点是HiPIMS技术目前并不成熟，过固溶Al含量的面心立方Fcc；AlTiN制备工艺窗口窄，应力控制困难。
发明内容
本发明的目的在于提供一种具有较高力学性能、高温抗氧化性能以及与基底材料具有较好结合能力的高熵效应的AlTiN基纳米涂层。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层，其中AlTiN基纳米涂层包括Al、Ti、Cr、Si、B元素；
AlTiN基纳米涂层的硬度高于35GPa、弹性模量高于400GPa。
本技术方案采用特定成分比例的Al、Ti、Cr、Si、B五元素靶，制得AlTiCrSiBN涂层，该涂层成分稳定，具有较高的硬度与弹性模量，即具有较好的力学性能；同时该AlTiN基纳米涂层具有优良的高温抗氧化性能，以及与基底材料具有较好的结合力；除此之外，该AlTiN基纳米涂层表面结构致密，表现出非晶形态，并未显示明显择优取向生长，氮化硅和氮化硼硬质扎钉相提高了涂层的硬度，但是涂层的应力也相应提高，涂层剥落风险提高，为了改善涂层的应力状态和提高涂层韧性，减少铝元素含量从而替换为铬元素，使涂层应力水平显著下降，韧性提高。
根据本发明的一个优选实施方式，AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计分别为：40%≤Al≤60%，15%≤Ti≤30%，5%≤Cr≤15%，5%≤Si≤15%，5%≤B≤15%。
进一步地，根据本发明的一个优选实施方式，AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计，45%≤Al≤55%。
进一步地，根据本发明的一个优选实施方式，AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计，15%≤Ti≤25%。
进一步地，根据本发明的一个优选实施方式，AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计，8%≤Cr≤12%。
进一步地，根据本发明的一个优选实施方式，AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计，7%≤Si≤15%。
进一步地，根据本发明的一个优选实施方式，AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计，5%≤B≤10%。
根据本发明的一个优选实施方式，AlTiN基纳米涂层在800℃高温下氧化3h后，硬度高于30GPa。
进一步地，根据本发明的一个优选实施方式，AlTiN基纳米涂层在800℃高温下氧化3h后，硬度高于40GPa。
根据本发明的一个优选实施方式，AlTiN基纳米涂层的抗氧化温度高于1200℃。
本发明还公开了一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：
-选择基底，并进行预处理；
-采用磁控溅射技术在预处理后的基底表面进行溅射，靶材为五元素合金靶材，制备AlTiN基纳米涂层。
根据本发明的一个优选实施方式，磁控溅射技术的参数设置为：溅射温度为300~600℃，气体为氮气，体积流量为80~200sccm，气压为1~5Pa，偏压为-30~-200V。
进一步地，根据本发明的一个优选实施方式，磁控溅射技术的参数设置为：溅射温度为500~600℃，氮气体积流量为100~150sccm，气压为2~4Pa，偏压为-40~-80V。
本技术方案采用特定成分比例的Al、Ti、Cr、Si、B五元素靶，制得AlTiCrSiBN涂层，该涂层成分稳定，具有较高的硬度与弹性模量，即具有较好的力学性能；同时该AlTiN基纳米涂层具有优良的高温抗氧化性能，远远高于传统ALTiN涂层，以及与基底材料具有较好的结合力；除此之外，该AlTiN基纳米涂层表现出非晶形态，并未显示明显择优取向生长，氮化硅和氮化硼硬质扎钉相提高了涂层的硬度，但是涂层的应力也相应提高，涂层剥落风险提高，为了改善涂层的应力状态和提高涂层韧性，减少铝元素含量从而替换为铬元素，使涂层应力水平显著下降，韧性提高。因此，本发明是一种具有较高力学性能、高温抗氧化性能以及与基底材料具有较好结合能力的高熵效应的AlTiN基纳米涂层。
附图说明
图1实施例1中AlTiN基纳米涂层的表面SEM图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述，给出的实施例仅为了阐明本发明，而不是为了限制本发明的范围。以下提供的实施例可作为本技术领域普通技术人员进行进一步改进的指南，并不以任何方式构成对本发明的限制。
需要说明的是，在本发明的实施方式中，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
本发明选用不锈钢片、硬质合金块、硬质合金四刃立铣刀中的一种作为基底材料，由于基底材料表面的清洁度和平整度对涂层的性能具有较大的影响，因此，在溅射纳米涂层之前，需要对基底材料进行预处理，以除去表面的有机物、油污等。具体步骤如下：
将基底材料放入到脱脂剂中超声清洗10~20min，以除去表面的污渍，然后用超纯水冲洗干净后，再放入到超纯水中超声清洗20~40min，除去基底材料表面的脱脂剂和其他杂质，最后用无水乙醇超声清洗10~20min，以除去残留物与水渍，清洗完成后，用超纯氮气吹干，备用。
本发明还提供了一种脱脂剂的制备方法为：将碱、螯合剂与表面活性剂加入到水中搅拌均匀，得到脱脂剂。
进一步地，在本发明脱脂剂的制备方法中，碱、螯合剂、表面活性剂与水的重量比为15~30:0.05~0.15:2~5:50~80。
进一步地，在本发明脱脂剂的制备方法中，碱选自氢氧化钠、氢氧化钾中的一种。
进一步地，在本发明脱脂剂的制备方法中，螯合剂选自EDTA。
进一步地，在本发明脱脂剂的制备方法中，表面活性剂选自阴离子表面活性剂、非离子型表面活性剂中的一种。
本发明脱脂剂的制备方法的优选方案还包括，在脱脂剂中加入5′-肌苷酸二钠，其用量为表面活性剂的10~20wt%。在脱脂剂中加入特定含量的5′-肌苷酸二钠，其可能与表面活性剂起到较好的协同作用，对油污具有较好的去除作用，得到表面清洁度较好的基底材料，进而得到性能优良的AlTiN基纳米涂层。
在本发明所使用的五元素合金靶材中，其组成以重量百分比计分别为：40%≤Al≤60%，15%≤Ti≤30%，5%≤Cr≤15%，5%≤Si≤15%，5%≤B≤15%；组成以重量比计具体优选为Al:Ti:Cr:Si:B=50:20:10:10:10。
在本发明的AlTiN基纳米涂层的制备方法中，磁控溅射技术的参数设置为：溅射温度为300~600℃，优选为500~600℃，具体优选为550℃。
在本发明的AlTiN基纳米涂层的制备方法中，磁控溅射技术的参数设置为：气压为1~5Pa，优选为2~4Pa，具体优选为3Pa。
在本发明的AlTiN基纳米涂层的制备方法中，磁控溅射技术的参数设置为：偏压为-30~-200V，优选为-40~-80V，具体优选为-60V。
在本发明的AlTiN基纳米涂层的制备方法中，磁控溅射技术的参数设置为：靶材与基底的距离为40~80mm，优选为50~70mm；沉积时间为10~150min，优选为40~120min。
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：
选择不锈钢片作为基底，将其放入到脱脂剂中超声清洗15min，以除去表面的污渍，然后用超纯水冲洗干净后，再放入到超纯水中超声清洗30min，除去基底表面的脱脂剂和其他杂质，最后用无水乙醇超声清洗15min，以除去残留物与水渍，清洗完成后，用超纯氮气吹干；
将预处理后的基底放入溅射室的样品架上，将Al、Ti、Cr、Si、B五元素合金靶材放入靶材座上，靶材组成以重量比计：Al:Ti:Cr:Si:B=50:20:10:10:10，靶材座的旋转速度为10r/min，靶材与基底的距离为60mm；将真空室抽真空至气压为2.0×10-3Pa，采用磁控溅射技术在预处理后的基底表面溅射五元素合金，纯度为99.99%的高纯氮气作为工作气体，其中参数设置为：溅射温度为550℃，氮气体积流量为120sccm，气压为3Pa，偏压为-60V，沉积时间为50min，制备AlTiN基纳米涂层。
本实施中脱脂剂的制备方法为：将20重量份氢氧化钠、0.08重量份EDTA与3重量份乳化剂A-110加入到60重量份水中搅拌均匀，得到脱脂剂。
实施例2：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其他步骤均与实施例1相同，与实施例1不同的是：
将预处理后的基底放入溅射室的样品架上，将Al、Ti、Cr、Si、B五元素合金靶材放入靶材座上，靶材组成以重量比计：Al:Ti:Cr:Si:B=55:15:8:12:10，靶材座的旋转速度为10r/min，靶材与基底的距离为60mm；将真空室抽真空至气压为2.0×10-3Pa，采用磁控溅射技术在预处理后的基底表面溅射五元素合金，纯度为99.99%的高纯氮气作为工作气体，其中参数设置为：溅射温度为550℃，氮气体积流量为120sccm，气压为3Pa，偏压为-60V，沉积时间为50min，制备AlTiN基纳米涂层。
实施例3：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其他步骤均与实施例1相同，与实施例1不同的是：
将预处理后的基底放入溅射室的样品架上，将Al、Ti、Cr、Si、B五元素合金靶材放入靶材座上，靶材组成以重量比计：Al:Ti:Cr:Si:B=50:20:10:10:10，靶材座的旋转速度为10r/min，靶材与基底的距离为60mm；将真空室抽真空至气压为2.0×10-3Pa，采用磁控溅射技术在预处理后的基底表面溅射五元素合金，纯度为99.99%的高纯氮气作为工作气体，其中参数设置为：溅射温度为580℃，氮气体积流量为140sccm，气压为4Pa，偏压为-80V，沉积时间为60min，制备AlTiN基纳米涂层。
实施例4：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其他步骤均与实施例1相同，与实施例1不同的是：
本实施中脱脂剂的制备方法为：将20重量份氢氧化钠、0.08重量份EDTA与3重量份乳化剂A加入到60重量份水中，然后加入10wt%乳化剂A-110的5′-肌苷酸二钠，搅拌均匀，得到脱脂剂。
实施例5：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其他步骤均与实施例1相同，与实施例4不同的是：5′-肌苷酸二钠的加入量为乳化剂A-110的20wt%。
实施例6：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其他步骤均与实施例1相同，与实施例4不同的是：5′-肌苷酸二钠的加入量为乳化剂A-110的5wt%。
实施例7：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其他步骤均与实施例1相同，与实施例4不同的是：5′-肌苷酸二钠的加入量为乳化剂A-110的25wt%。
实施例8：
在本发明的优选实施方式中，合金靶材为七元素靶材，在Al、Ti、Cr、Si、B五元素靶材中加入V、Ru元素，其中七元素靶材组成以重量比计：Al:Ti:Cr:Si:B:V:Ru=50:20:10:10:10:2~4:1~3；V、Ru的共同加入进一步提高了AlTiN基纳米涂层的力学性能、高温抗氧化性能。
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其他步骤均与实施例1相同，与实施例1不同的是：
将预处理后的基底放入溅射室的样品架上，将Al、Ti、Cr、Si、B、V、Ru七元素合金靶材放入靶材座上，靶材组成以重量比计：Al:Ti:Cr:Si:B:V:Ru=50:20:10:10:10:2:3。
实施例9：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其他步骤均与实施例1相同，与实施例1不同的是：
将预处理后的基底放入溅射室的样品架上，将Al、Ti、Cr、Si、B、V、Ru七元素合金靶材放入靶材座上，靶材组成以重量比计：Al:Ti:Cr:Si:B:V:Ru=50:20:10:10:10:4:1。
对比例1：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其他步骤均与实施例1相同，与实施例1不同的是：
将预处理后的基底放入溅射室的样品架上，将Al、Ti、Cr、Si四元素合金靶材放入靶材座上，靶材组成以重量比计：Al:Ti:Cr:Si:B=50:20:15:15。
对比例2：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其他步骤均与实施例1相同，与实施例1不同的是：
将预处理后的基底放入溅射室的样品架上，将Al、Ti、Cr、B五元素合金靶材放入靶材座上，靶材组成以重量比计：Al:Ti:Cr:Si:B=50:20:15:15。
对比例3：
一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其他步骤均与实施例1相同，与实施例1不同的是：
将预处理后的基底放入溅射室的样品架上，将Al、Ti、Cr、Si、B五元素合金靶材放入靶材座上，靶材组成以重量比计：Al:Ti:Cr:Si:B=50:20:5:27:3。
性能测试：
1. AlTiN基纳米涂层表面形貌测定
利用JSM-6701F 型场发射电子显微镜对AlTiN基纳米涂层的表面形貌进行测试。
图1实施例1中AlTiN基纳米涂层的表面SEM图；由图1可以看出，涂层表面颗粒粒径小，且分布均匀，表面结构致密，无明显裂纹、孔隙等缺陷。
2. 基底材料表面脱脂性能测试
测试试样：将使用实施例1、实施例4、实施例5、实施例6、实施例7中的脱脂剂对基底材料进行处理后的样品分别记为实验组A、实验组B、实验组C、实验组D、实验组E；不做处理的基底材料作为空白组；
将脱脂剂置于50℃水浴中恒温，把不锈钢片基底材料放入到脱脂剂中轻轻摇动，再用水冲洗不锈钢片基底材料表面，并用毛刷刷洗，在80℃烘箱中干燥至恒重，用接触角测定仪测试不锈钢片基底材料的水接触角，进而评价脱脂剂的对不锈钢片基底材料的清洗效果。
表1 基底材料的水接触角/°
由表1可以看出，不做处理的基底材料的水接触角高于70°，而采用脱脂剂进行处理的基底材料的水接触角低于25°；实施例4-7中基底材料的水接触角低于15°，低于实施例1，这表明在脱脂剂中加入5′-肌苷酸二钠，其可能与表面活性起到较好的协同作用，提高了脱脂剂对基底材料表面油脂与杂质的去除效果；由表1还可以看出，实施例4-5中基底材料的水接触角低于10°，低于实施例6-7，这表明在脱脂剂加入5′-肌苷酸二钠的含量为表面活性剂的10~20wt%时，具有更好的油脂以及杂质去除效果。
3. AlTiN基纳米涂层各项性能测试
ⅰ. AlTiN基纳米涂层晶相测试
利用D/max-2500/PC 型转靶 X 射线衍射仪(XRD)分析薄膜的晶型。
本发明对实施例1中制得的AlTiN基纳米涂层进行XRD测试，该涂层表现出非晶形态，并未显示明显择优取向生长，可能对涂层的应变起到释放作用，进而降低应力的产生，以提高涂层韧性。
ⅱ. 力学性能测试
使用MTS Nano Indenter G200设备进行测试；采用纳米压痕法测定AlTiN基纳米涂层的硬度与弹性模量。
表2 AlTiN基纳米涂层的硬度与弹性模量
由表2可以看出，实施例1-3中AlTiN基纳米涂层的硬度高于35GPa，弹性模量高于425GPa，对比实施例1与对比例1-3，实施例1中AlTiN基纳米涂层的硬度与弹性模量均高于对比例1-3，这表明本技术方案采用特定成分比例的Al、Ti、Cr、Si、B五元素靶，制得AlTiCrSiBN涂层，该涂层成分稳定，具有较高的力学性能；实施例4-7中AlTiN基纳米涂层的硬度高于40GPa，弹性模量高于450GPa，高于实施例1，这表明在脱脂剂中加入5′-肌苷酸二钠，提高了脱脂剂对基底材料表面的清洁能力，得到表面性能较好的基底材料，进而得到力学性能优良的AlTiN基纳米涂层；且实施例4-5中AlTiN基纳米涂层的硬度高于43GPa，弹性模量高于460GPa，高于实施例6-7，这表明在脱脂剂中加入5′-肌苷酸二钠的含量为表面活性剂的10~20wt%时，得到表面性能优良的基底材料，进而制得力学性能较好的AlTiN基纳米涂层。
由表3还可以看出，实施例8-9中AlTiN基纳米涂层的硬度高于40GPa，弹性模量高于455GPa，高于实施例1，这表明将V、Ru与Al、Ti、Cr、Si、B作为AlTiN基纳米涂层的成分，进一步提高了AlTiN基纳米涂层的力学性能。
ⅲ. 高温抗氧化性能测试
将AlTiN基纳米涂层放置到箱式电阻炉，在静止空气中对涂层试样进行恒温氧化实验，加热温度分别为800℃、1200℃，800℃下保温3h；1200℃下保温1h，冷却至室温后，再按照“ⅱ. 力学性能测试”中的测试方法，测试AlTiN基纳米涂层的硬度。
表3 AlTiN基纳米涂层高温氧化后的硬度
由表3可以看出，在800℃高温下氧化3h后，实施例1-3中AlTiN基纳米涂层的硬度仍高于30GPa，在1200℃高温下氧化1h后，硬度不低于30GPa，对比实施例1与对比例1-3，实施例1中AlTiN基纳米涂层在800℃、1200℃氧化后的硬度均高于对比例1-3，这表明本技术方案采用特定成分比例的Al、Ti、Cr、Si、B五元素靶，制得AlTiCrSiBN涂层，该涂层具有优良的高温抗氧化性，抗氧化温度高达1200℃；实施例8-9中AlTiN基纳米涂层在800℃高温下氧化3h后的硬度仍高于40GPa，在1200℃高温下氧化1h后，硬度仍高于35GPa，高于实施例1，这表明将V、Ru与Al、Ti、Cr、Si、B作为AlTiN基纳米涂层的成分，进一步提高了AlTiN基纳米涂层的高温抗氧化性能。
ⅳ. 耐腐蚀性能测试
利用盐雾腐蚀箱对AlTiN基纳米涂层进行盐雾腐蚀试验测试；试验条件：氯化钠溶液的质量分数为5%，pH值为6.5~7.2，试验温度为35℃，盐雾沉降率为1~3mL/80cm2·h，实验48h后，按照GB/T6461-2002金属基体上金属和其他无机覆盖层经腐蚀试验后的试样和试件的评级，评价AlTiN基纳米涂层的保护等级与外观等级；并将传统AlTiN涂层作为对照组。
表5 保护评级（RP）与外观评级（RA）标准
本试验测试结果如表5所示：
表4 AlTiN基纳米涂层的耐腐蚀性能
由表4可以看出，盐雾试验48h后，实施例1-3中AlTiN基纳米涂层表面仍无缺陷，保护评级（RP）或外观评级（RA）达到10级，对比实施例1与对比例1-3，实施例1中AlTiN基纳米涂层在盐雾试验48h后的防腐性能优于对比例1-3，这表明本技术方案采用特定成分比例的Al、Ti、Cr、Si、B五元素靶，制得AlTiCrSiBN涂层，该涂层由于多元素的添加，扎钉相的形成和过固溶效应，涂层抗腐蚀能力远远高于传统ALTiN涂层。
ⅴ. 结合力性能测试
采用划痕测试仪对AlTiN基纳米涂层与基底材料的结合强度进行测试，划痕压头利用金刚石划痕针头；尖端圆锥角为120°，半径为0.2mm；实验参数为：加载范围为0~100 N，划痕长度为6mm，工作台速度为1.5 mm/min。
表5 AlTiN基纳米涂层与基底材料的结合强度
由表5可以看出，实施例1-3中AlTiN基纳米涂层与基底材料的结合强度不低于50N，对比实施例1与对比例1-3，实施例1中AlTiN基纳米涂层与基底材料的结合强度高于对比例1-3，这表明本技术方案采用特定成分比例的Al、Ti、Cr、Si、B五元素靶，制得AlTiCrSiBN涂层，该涂层与基底材料具有较好的结合强度；实施例4-7中AlTiN基纳米涂层与基底材料的结合强度不低于70N，高于实施例1，这表明在脱脂剂中加入5′-肌苷酸二钠，提高了脱脂剂对基底材料表面的清洁能力，得到表面性能较好的基底材料，其与AlTiN基纳米涂层具有较好的结合能力，进而提高AlTiN基纳米涂层的使用寿命；且实施例4-5中AlTiN基纳米涂层与基底材料的结合强度不低于75N，高于实施例6-7，这表明在脱脂剂中加入5′-肌苷酸二钠的含量为表面活性剂的10~20wt%时，得到表面性能优良的基底材料，进一步提高基底材料与AlTiN基纳米涂层的结合力。
已出于例示目的呈现了本公开的各方面的描述，但是其并非旨在为穷尽性的或者限于所公开的方面。在不脱离所描述的方面的范围和精神的情况下，对于本领域普通技术人员而言许多修改和变化将显而易见。选择本文所使用的术语以最好地说明各方面的原理、实际应用或优于市场上找到的技术改进、或者使得本领域普通技术人员能够理解本文所公开的方面。尽管上文涉及本公开的各方面，在不脱离本公开的基本范围的情况下可想到本公开的其它和另外的方面。
Claims (9)
1.一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层，其特征在于：所述AlTiN基纳米涂层包括Al、Ti、Cr、Si、B元素；
所述AlTiN基纳米涂层的硬度高于35GPa、弹性模量高于400Gpa；
所述AlTiN基纳米涂层在800℃下氧化3h后，硬度高于30GPa。
2.根据权利要求1所述的一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层，其特征在于：所述AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计分别为：40%≤Al≤60%，15%≤Ti≤30%，5%≤Cr≤15%，5%≤Si≤15%，5%≤B≤15%。
3.根据权利要求2所述的一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层，其特征在于：所述AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计，45%≤Al≤55%。
4.根据权利要求2所述的一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层，其特征在于：所述AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计，15%≤Ti≤25%。
5.根据权利要求2所述的一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层，其特征在于：所述AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计，8%≤Cr≤12%。
6.根据权利要求2所述的一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层，其特征在于：所述AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计，7%≤Si≤15%。
7.根据权利要求2所述的一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层，其特征在于：所述AlTiN基纳米涂层制备用五元素合金靶材，其组成以重量百分比计，5%≤B≤10%。
8.权利要求1所述的一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，包括以下步骤：
-选择基底，并进行预处理；
-采用磁控溅射技术在预处理后的基底表面进行溅射，靶材为五元素合金靶材，制备AlTiN基纳米涂层。
9.根据权利要求8所述的一种高温抗氧化AlTiN基纳米涂层的制备方法，其特征在于：所述磁控溅射技术的参数设置为：溅射温度为300~600℃，气体为氮气，气压为1~5Pa，偏压为-30~-200V。
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