CN108796432A - 一种AlTiN涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种AlTiN涂层及其制备方法，AlTiN涂层由Cr轰击植入层、CrN过渡层和AlTiN表面功能层组成，该AlTiN涂层与基体的结合力足够强，不易产生剥落现象，在高温下的摩擦系数较小。该制备方法包括清洗基体工序、刻蚀工序、沉积Cr轰击植入层工序、沉积CrN过渡层工序、沉积AlTiN表面功能层工序和冷却工序，在三个具体沉积工序中，应用阴极脉冲电弧技术，通过调整脉冲电弧电源输出电流最大值、最小值、占空比、频率，使得在脉冲放电期间能够产生更高密度的等离子体，相比传统电弧离子镀技术制备的AlTiN涂层，本实施例制备的AlTiN涂层具有涂层表面粗糙度明显改善、表面大颗粒数量明显减少、膜层致密性更紧密、膜基结合力更高和高温下摩擦系数更低等优点。

Description

一种AlTiN涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及刀具涂层技术领域，尤其涉及一种AlTiN涂层及其制备方法。
背景技术
刀具涂层自20世纪70年代起经历了跨越式发展，其中以TiN为代表的第一代涂层具有较高的硬度和耐磨性，显著提高了刀具加工效率和表面质量，得到广泛的应用。但TiN涂层在温度超过600℃时便被氧化，出现硬度下降、涂层脱落等现象。因此，TiN涂层已经无法满足现代切削加工的要求。
与TiN涂层相比，AlTiN涂层除了具有硬度高、氧化温度达800以上的优点外，还具有膜基结合强度高、摩擦系数小、热导率低等特点，尤其适用于高速切削高温合金钢、不锈钢、钛合金、镍基合金等材料。鉴于AlTiN涂层在高温性能方面所表现出的优势，其有望逐渐替代TiN涂层。
现有技术提供的AlTiN涂层，包括CrN过渡层和AlTiN表面功能层。然而，由于CrN过渡层中各元素的原子百分比含量不理想，导致AlTiN涂层与基体的结合力不足，容易产生剥落现象；AlTiN表面功能层中各元素的原子百分比含量不理想，导致AlTiN涂层在高温下的摩擦系数仍然较大。
现有技术还提供了一种采用电弧离子镀技术制备AlTiN涂层的方法，因电弧离子镀具有沉积速率高和膜基结合强度高等优点，该方法已经成为制备AlTiN涂层的主要方法之一。但是，该方法在沉积工序时，由于电弧离子镀输出电流为恒定值，使得产生的等离子体密度不够高，因此导致电弧离子镀沉积的AlTiN涂层表面粗糙、大颗粒数量较多，使用该方法制备的AlTiN涂层在高温下摩擦系数大、更容易磨损。
发明内容
本发明的目的在于提供一种AlTiN涂层及其制备方法，该AlTiN涂层与基体的结合力足够强，不易产生剥落现象，在高温下的摩擦系数较小，该制备方法可以解决现有技术沉积的AlTiN涂层表面粗糙、大颗粒数量较多，高温下摩擦系数大、更容易磨损的问题。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种AlTiN涂层，包括沉积在基体上依次层叠的Cr轰击植入层、CrN过渡层和AlTiN表面功能层；
所述CrN过渡层中各元素的原子百分比含量为：Cr占40～70at％，N占30～60at％；
所述AlTiN表面功能层中各元素的原子百分比含量为：Al占20～40at％，Ti占15～35at％，N占30～60at％。
可选的，所述Cr轰击植入层的厚度为0.2～0.8μm，所述CrN过渡层的厚度为0.5～1.2μm，所述AlTiN表面功能层的厚度为2～4μm。
可选的，所述基体为WC-Co硬质合金或高速钢。
一种制备如上所述AlTiN涂层的制备方法，包括清洗基体工序、刻蚀工序和沉积工序，所述沉积工序包括以下工序：
沉积Cr轰击植入层工序：将工作偏压调至-80～-200V，向真空室通入200～450sccm的Ar气，点燃Cr靶，调节所述真空室的气压至0.8～3.0Pa、温度至350～500℃，脉冲电弧电源输出电流波形为矩形波、输出电流的平均电流为75～120A、频率为5～180Hz、占空比为1％～70％，电弧靶电磁线圈输出电流为0.5～6A，沉积Cr轰击植入层；
沉积CrN过渡层工序：将所述工作偏压调至-60～-150V，向所述真空室通入250～600sccm的N2气，点燃Cr靶，调节所述真空室的气压至0.8～3.0Pa、温度至350～500℃，所述脉冲电弧电源输出电流波形为矩形波、输出电流的平均电流为75～120A、频率为5～180Hz、占空比为1％～70％，所述电弧靶电磁线圈输出电流为0.5～6A，沉积CrN过渡层；
沉积AlTiN表面功能层工序：将所述工作偏压调至-50～-150V，向所述真空室通入250～600sccm的N2气，点燃AlTi靶，调节所述真空室的气压至0.8～3.0Pa、温度至350～500℃，所述脉冲电弧电源输出电流波形为矩形波、输出电流的平均电流为70～110A、频率为5～180Hz、占空比为1％～70％，所述电弧靶电磁线圈输出电流为0.5～6A，沉积AlTiN表面功能层。
可选的，所述清洗基体工序包括：对所述基体抛光，待抛光至镜面后进行超声波清洗，然后风干放入所述真空室。
可选的，所述超声波清洗为先用丙酮超声波清洗所述基体10～20min、再用酒精超声波清洗所述基体10～20min，所述风干为采用氮气吹干。
可选的，所述刻蚀工序包括：
将所述真空室升温至300～500℃，对所述真空室抽真空至真空度为1.0*10-3～8.0*10-3Pa，向所述真空室通入100～400sccm的Ar气和50～250sccm的Kr气，调节工作偏压至-500～-1000V、频率为20～300kHz，对所述基体表面进行辉光清洗，通入100～400sccm的Ar气和50～250sccm的Kr气，调节所述工作偏压至-100～-300V、离子源电流为15～35A，对所述基体进行气体离子轰击刻蚀。
可选的，所述沉积工序之后还包括：
冷却工序，所述冷却工序为在所述沉积工序结束后向所述真空室通入氮气冷却，使得所述基体表面形成所述AlTiN涂层。
与现有技术相比，本发明实施例具有以下有益效果：
本发明实施例提供了一种AlTiN涂层及其制备方法，该AlTiN涂层与基体的结合力足够强，不易产生剥落现象，且通过调整AlTiN表面功能层中各元素的原子百分比含量，使得AlTiN涂层在高温下的摩擦系数较小。该制备方法在沉积工序中利用阴极脉冲电弧技术，通过调整脉冲电弧电源输出电流最大值、最小值、占空比、频率，使得在脉冲放电期间能够产生更高密度的等离子体，以此制备的AlTiN涂层具有涂层表面粗糙度明显改善、表面大颗粒数量明显减少、膜层致密性更紧密、膜基结合力更高和高温下摩擦系数更低等优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。
图1为本发明实施例提供的一种AlTiN涂层的制备方法流程图。
图2为本发明实施例提供的脉冲电弧电源输出电流的波形图。
图3为现有技术和本发明实施例分别制备出的AlTiN涂层的表面SEM图。
图4为本发明实施例提供的AlTiN涂层的XRD图谱。
图5为室温下(25℃)和高温下(400℃和600℃)本发明实施例制备的AlTiN涂层的摩擦系数对比图。
图6为本发明实施例提供的一种AlTiN涂层的结构示意图。
具体实施方式
为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1所示，本实施例提供了一种AlTiN涂层的制备方法，包括依次进行的如下工序：步骤S1，清洗基体工序；步骤S2，刻蚀工序；步骤S3，沉积Cr轰击植入层工序；步骤S4，沉积CrN过渡层工序；步骤S5，沉积AlTiN表面功能层工序和步骤S6，冷却工序。
具体的，所述清洗基体工序为对所述基体抛光，待抛光至镜面后进行超声波清洗，然后风干放入真空室。其中，可选的，所述超声波清洗为先用丙酮超声波清洗所述基体10～20min、再用酒精超声波清洗所述基体10～20min。可选的，所述风干为采用氮气吹干。
进一步的，所述刻蚀工序为将所述真空室升温至300～500℃，并对所述真空室抽真空至真空度为1.0*10-3～8.0*10-3Pa，然后向真空室通入100～400sccm的Ar气和50～250sccm的Kr气，并调节工作偏压至-500～-1000V、频率为20～300kHz，再对所述基体表面进行辉光清洗，然后又通入100～400sccm的Ar气和50～250sccm的Kr气，再调节所述工作偏压至-100～-300V、离子源电流为15～35A，最后对所述基体进行气体离子轰击刻蚀，刻蚀时间为15～45min。其中，对真空室的温度、压力的调节，是为了使基体能够实现刻蚀工序。其中，Ar气和Kr气用于辉光清洗和气体离子轰击刻蚀。
刻蚀工序中，工作偏压主要是为了提供轰击离子的能量。通Ar气和Kr气，且工作偏压较高是为了提高气体离子轰击基体表面的辉光清洗效果。
进一步的，所述沉积Cr轰击植入层工序为将所述工作偏压调至-80～-200V，向真空室通入200～450sccm的Ar气，点燃Cr靶，然后调节所述真空室气压至0.8～3.0Pa、温度至350～500℃。应用阴极脉冲电弧技术，脉冲电弧电源输出电流波形为矩形波、输出电流的平均电流为75～120A、频率为5～180Hz、占空比为1％～70％。
具体的，电弧靶电磁线圈输出电流为0.5～6A，最后沉积Cr轰击植入层，所述沉积Cr轰击植入层时间为5～20min。
脉冲电弧电源输出电流的最大值和最小值均可调，因此通过调整脉冲电弧电源输出电流的最大值、最小值、占空比、频率，使得在脉冲放电期间能够产生更高密度的等离子体。以此调节控制沉积Cr轰击植入层，有利于提升该沉积工序的沉积质量。
进一步的，所述沉积CrN过渡层工序为将所述工作偏压调至-60～-150V，向真空室通入250～600sccm的N2气，点燃Cr靶，然后调节所述真空室气压至0.8～3.0Pa、温度至350～500℃。应用阴极脉冲电弧技术，脉冲电弧电源输出电流波形为矩形波、输出电流的平均电流为75～120A、频率为5～180Hz、占空比为1％～70％。
具体的，电弧靶电磁线圈输出电流为0.5～6A，最后沉积CrN过渡层，所述沉积CrN过渡层的时间为15～40min。
脉冲电弧电源输出电流的最大值和最小值均可调，因此通过调整脉冲电弧电源输出电流的最大值、最小值、占空比、频率，使得在脉冲放电期间能够产生更高密度的等离子体。以此调节控制沉积CrN过渡层，有利于提升该沉积工序的沉积质量。
进一步的，所述沉积AlTiN表面功能层工序为将所述工作偏压调至-50～-150V，向真空室通入250～600sccm的N2气，点燃AlTi靶，然后调节所述真空室气压至0.8～3.0Pa、温度至350～500℃应用阴极脉冲电弧技术，脉冲电弧电源输出电流波形为矩形波、输出电流的平均电流为70～110A、频率为5～180Hz、占空比为1％～70％。
具体的，电弧靶电磁线圈输出电流为0.5～6A，最后沉积AlTiN表面功能层，所述沉积AlTiN表面功能层时间为100～180min。
脉冲电弧电源输出电流的最大值和最小值均可调，因此通过调整脉冲电弧电源输出电流的最大值、最小值、占空比、频率，使得在脉冲放电期间能够产生更高密度的等离子体。以此调节控制沉积CrN过渡层，有利于提升该沉积工序的沉积质量。
上述三个具体沉积工序中，即沉积Cr轰击植入层工序、沉积CrN过渡层工序、沉积AlTiN表面功能层工序中，真空室内的温度、气压的调整，均是为了满足沉积条件。沉积工序中，工作偏压主要是为了提供轰击离子的能量。工作偏压较低是为了加强金属离子与基体的结合。
沉积工序中，改变电弧靶电磁线圈的输出电流，可以使电弧靶表面弧斑弥散分布，避免靶材烧蚀。
沉积CrN过渡层工序主要是为了提高与基体的结合力，CrN过渡层中的Cr和N元素含量主要通过改变电弧靶的电流和氮气流量来实现。
最后，所述冷却工序为在沉积工序结束后向真空室通入氮气冷却，使得所述基体表面形成所述AlTiN涂层。具体的，待真空室的温度降至70～100℃，打开真空室取出基体，此时在基体表面形成的涂层即为AlTiN涂层。
需要说明的是，所述工作偏压为偏压电源阳极与基体之间的电压差。在制备过程中，基体以预设的转速转动，以便均匀的对基体进行各个工序的步骤。
本实施例提供的AlTiN涂层的制备方法，包括清洗基体工序、刻蚀工序、沉积Cr轰击植入层工序、沉积CrN过渡层工序、沉积AlTiN表面功能层工序和冷却工序，在三个具体沉积工序中，应用阴极脉冲电弧技术，通过调整脉冲电弧电源输出电流最大值、最小值、占空比、频率，使得在脉冲放电期间能够产生更高密度的等离子体。相比传统电弧离子镀技术制备的AlTiN涂层，本实施例制备的AlTiN涂层具有涂层表面粗糙度明显改善、表面大颗粒数量明显减少、膜层致密性更紧密、膜基结合力更高和高温下摩擦系数更低等优点。
可选的，在本申请的另一实施例中，AlTiN涂层的具体制备方法如下。将WC-Co硬质合金抛光处理，经丙酮、酒精分别超声清洗15min，再用氮气吹干后装入真空室内。打开加热器将真空室升温至350℃，真空室抽真空至真空度3*10-3Pa以下。通入350sccm的Ar气和100sccm的Kr气，设置工作偏压等于-1000V，基体转速为2.5r/min，频率150kHz，对基体表面进行辉光清洗，清洗时间为10min。之后将工作偏压降至-200V，设定离子源电流20A，用离子源进行气体离子轰击刻蚀，轰击基体30min。再将工作偏压调至-100V，通入400sccm的Ar气，设定脉冲电弧电源输出电流的电流平均值为80A、占空比为30％、电源频率100Hz，调节真空室气压至1.5Pa，沉积Cr轰击植入层15min。将工作偏压调至-90V，点燃Cr靶，通入450sccm的N2气，设定脉冲电弧电源输出电流的电流平均值85A、占空比为30％、电源频率100Hz，调节真空室气压至1.5Pa，沉积CrN过渡层35min。最后通入500sccm的N2气，工作偏压调为-60V，打开AlTi靶，设定脉冲电弧电源输出电流的电流平均值85A、占空比30％、电源频率80Hz，调节真空室气压至2Pa，沉积AlTiN时间120min。镀膜完成后，待真空室温度降至室温，打开真空室取出基体。
经测试得到，Cr轰击植入层、CrN过渡层和AlTiN表面功能层的厚度分别为0.6μm、1.2μm和3.0μm。CrN过渡层中各元素的原子百分比含量为：Cr:70at％，N:30at％。AlTiN表面功能层中各元素的原子百分比含量为：Al:40at％，Ti:32at％，N:28at％。
本实施例采用的阴极脉冲电弧技术，其脉冲电弧电源输出电流的波形如图2所示。脉冲电流波形为矩形波，在一个周期T内，输出电流在最小值与最大值之间波动，Ip为输出电流最大值与最小值之差。占空比为输出电流最大值的时间t占周期T的百分比，等于t/T。其中频率f＝1/T。有效的电流脉冲能够使弧斑跑动更加迅速，能避免弧斑停留于靶材上某一位置过久而造成膜层表面颗粒过大。
可选的，在本申请的另一实施例中，AlTiN涂层的具体制备方法如下。将WC-Co硬质合金抛光处理，经丙酮、酒精分别超声清洗10min，再用氮气吹干后装入真空室内。打开加热器将真空室升温至300℃，真空室抽真空至真空度5.0*10-3Pa。通入250sccm的Ar气和150sccm的Kr气，设置工作偏压为-700V，基体转速2r/min，频率120kHz，对基体表面进行辉光清洗，清洗时间为10min。之后将工作偏压降至-200V，设定离子源电流30A，用离子源进行气体离子轰击刻蚀，轰击基体35min。将工作偏压调至-100V，通入300sccm的Ar气，设定脉冲电弧电源输出电流的电流平均值为70A、占空比10％、电源频率50Hz，调节真空室气压至1.2Pa，沉积Cr轰击植入层10min。将工作偏压调至-80V，点燃Cr靶，通入350sccm的N2气，设脉冲电弧电源输出电流的电流平均值80A、占空比20％、电源频率70Hz，调节真空室气压至1.5Pa，沉积CrN时间30min。最后通入500sccm的N2气，工作偏压设为-90V，打开AlTi靶，设定脉冲电弧电源输出电流的电流平均值80A、占空比20％、电源频率75Hz，调节真空室气压至1.8Pa，沉积AlTiN时间150min。镀膜完成后，待真空室温度降至室温，打开真空室取出基体。
经测试得到，Cr轰击植入层、CrN过渡层和AlTiN表面功能层的厚度分别为0.4μm、0.8μm和3.2μm。CrN过渡层中各元素的原子百分比含量为：Cr:50at％和N:50at％。AlTiN表面功能层中各元素的原子百分比含量为：Al:36at％，Ti:15at％，N:49at％。
请参阅图3所示，图3中(a)、(b)两图分别是由传统电弧离子镀和阴极脉冲电弧技术沉积的AlTiN涂层的表面SEM图。在相同放大倍数下，可以看出阴极脉冲电弧技术沉积的AlTiN涂层表面质量更好，而且表面大颗粒数量相比传统电弧离子镀明显减少。
请参阅图4所示，图4给出了AlTiN涂层的XRD图谱。从图4中可以得出，随着工作偏压的增加，AlTiN固溶相的(111)峰逐渐减弱，(200)峰逐渐增强，可知涂层的择优取向发生了变化。
可选的，在本申请的另一实施例中，AlTiN涂层的具体制备方法如下。将WC-Co硬质合金抛光处理，经丙酮、酒精分别超声清洗15min，再用氮气吹干后装入真空室内。打开加热器将真空室升温至350℃，真空室抽真空至真空度3*10-3Pa以下。通入350sccm的Ar气和100sccm的Kr气，设置工作偏压-800V，基体转速2.5r/min，频率150kHz，对基体表面进行辉光清洗，清洗时间为10min。之后将工作偏压降至-150V，设定离子源电流15A，用离子源进行气体离子轰击刻蚀，轰击基体30min。将工作偏压调至-100V，通入400sccm的Ar气，设定脉冲电弧电源输出电流的电流平均值为85A、占空比20％、电源频率100Hz，调节真空室气压至1.8Pa，沉积Cr轰击植入层10min。将工作偏压调至-90V，点燃Cr靶，通入450sccm的N2气，设定脉冲电弧电源输出电流的电流平均值80A、占空比30％、电源频率100Hz，调节真空室气压至1.8Pa，沉积CrN时间40min。最后通入500sccm的N2气，工作偏压设为-120V，打开AlTi靶，设定脉冲电弧电源输出电流的电流平均值85A、占空比30％、电源频率100Hz，调节真空室气压至2Pa，沉积AlTiN时间150min。镀膜完成后，待真空室温度降至室温，打开真空室取出基体。
经测试可得，Cr轰击植入层、CrN过渡层和AlTiN表面功能层的厚度分别为0.6μm、1.2μm和3.5μm。CrN过渡层中各元素的原子百分比含量为：Cr:70at％，N:30at％。AlTiN表面功能层中各元素的原子百分比含量为：Al:40at％，Ti:32at％，N:28at％。
对本实施例制备的AlTiN涂层进行摩擦磨损性能测试。摩擦试验在高温摩擦磨损试验机上进行，采用Al2O3球作为对磨球。试验线速度设定为18cm/s，半径为2.0mm，载荷选用5N。每一种温度下涂层进行8000圈摩擦，涂层的摩擦系数在摩擦过程中由软件自带给出。
图5为室温下(25℃)和高温下(400℃和600℃)本实施例制备的AlTiN涂层的摩擦系数对比图。从图5可以看出高温下实施例制备的AlTiN涂层的平均摩擦系数比常温下要低，因此，本实施例制备的AlTiN涂层确实具有高温下摩擦系数低的优点。
可选的，在本申请的另一实施例中，AlTiN涂层的具体制备方法如下。将WC-Co硬质合金抛光处理，经丙酮、酒精分别超声清洗15min，再用氮气吹干后装入真空室内。打开加热器将真空室升温至450℃，真空室抽真空至真空度2*10-3Pa以下。通入200sccm的Ar气和250sccm的Kr气，设置工作偏压为-900V，基体转速为3r/min，频率300kHz，对基体表面进行辉光清洗，清洗时间为12min。之后将工作偏压降至-100V，设定离子源电流25A，用离子源进行气体离子轰击刻蚀，轰击基体30min。将工作偏压调至-120V，通入400sccm的Ar气，设定脉冲电弧电源输出电流的电流平均值为90A、占空比40％、电源频率110Hz，调节真空室气压至2Pa，沉积Cr轰击植入层25min。将工作偏压调至-100V，点燃Cr靶，通入450sccm的N2气，设定脉冲电弧电源输出电流的电流平均值90A、占空比40％、电源频率110Hz，调节真空室气压至2Pa，沉积CrN时间40min。最后通入500sccm的N2气，工作偏压设为-90V，打开AlTi靶，设定脉冲电弧电源输出电流的电流平均值90A、占空比40％、电源频率120Hz，调节真空室气压至1.8Pa，沉积AlTiN时间120min。镀膜完成后，待真空室温度降至室温，打开真空室取出基体。
经测试得到，Cr轰击植入层、CrN过渡层和AlTiN表面功能层的厚度分别为0.5μm、0.8μm和3.0μm。CrN过渡层中各元素的原子百分比含量为：Cr:40at％，N:60at％。AlTiN表面功能层中各元素的原子百分比含量为：Al:28at％，Ti:21at％，N:51at％。
请参阅图6所示，本实施例提供了一种AlTiN涂层，可以采用如上所述制备方法制备而成。具体的，该AlTiN涂层包括在基体10上依次层叠的Cr轰击植入层11、CrN过渡层12和AlTiN表面功能层13；所述CrN过渡层12中各元素的原子百分比含量为，Cr占40～70at％，N占30～60at％；所述AlTiN表面功能层13中各元素的原子百分比含量为，Al占20～40at％，Ti占15～35at％，N占30～60at％。
与现有技术相比，本实施例提供的AlTiN涂层与基体10的结合力足够强，不易产生剥落现象，表面粗糙度明显改善，并且通过调整AlTiN表面功能层13中各元素的原子百分比含量，使得AlTiN涂层在高温下的摩擦系数较小。
进一步的，所述Cr轰击植入层11的厚度为0.2～0.8μm，所述CrN过渡层12的厚度为0.5～1.2μm，所述AlTiN表面功能层13的厚度为2～4μm。
进一步的，所述基体10为WC-Co硬质合金或高速钢。
以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (8)

1.一种AlTiN涂层，其特征在于，包括沉积在基体上依次层叠的Cr轰击植入层、CrN过渡层和AlTiN表面功能层；
所述CrN过渡层中各元素的原子百分比含量为：Cr占40～70at％，N占30～60at％；
所述AlTiN表面功能层中各元素的原子百分比含量为：Al占20～40at％，Ti占15～35at％，N占30～60at％。
2.根据权利要求1所述的AlTiN涂层，其特征在于，所述Cr轰击植入层的厚度为0.2～0.8μm，所述CrN过渡层的厚度为0.5～1.2μm，所述AlTiN表面功能层的厚度为2～4μm。
3.根据权利要求1所述的AlTiN涂层，其特征在于，所述基体为WC-Co硬质合金或高速钢。
4.一种制备如权利要求1至3中任意一项所述AlTiN涂层的制备方法，包括清洗基体工序、刻蚀工序和沉积工序，其特征在于，所述沉积工序包括以下工序：
沉积Cr轰击植入层工序：将工作偏压调至-80～-200V，向真空室通入200～450sccm的Ar气，点燃Cr靶，调节所述真空室的气压至0.8～3.0Pa、温度至350～500℃，脉冲电弧电源输出电流波形为矩形波、输出电流的平均电流为75～120A、频率为5～180Hz、占空比为1％～70％，电弧靶电磁线圈输出电流为0.5～6A，沉积Cr轰击植入层；
沉积CrN过渡层工序：将所述工作偏压调至-60～-150V，向所述真空室通入250～600sccm的N2气，点燃Cr靶，调节所述真空室的气压至0.8～3.0Pa、温度至350～500℃，所述脉冲电弧电源输出电流波形为矩形波、输出电流的平均电流为75～120A、频率为5～180Hz、占空比为1％～70％，所述电弧靶电磁线圈输出电流为0.5～6A，沉积CrN过渡层；
沉积AlTiN表面功能层工序：将所述工作偏压调至-50～-150V，向所述真空室通入250～600sccm的N2气，点燃AlTi靶，调节所述真空室的气压至0.8～3.0Pa、温度至350～500℃，所述脉冲电弧电源输出电流波形为矩形波、输出电流的平均电流为70～110A、频率为5～180Hz、占空比为1％～70％，所述电弧靶电磁线圈输出电流为0.5～6A，沉积AlTiN表面功能层。
5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述清洗基体工序包括：对所述基体抛光，待抛光至镜面后进行超声波清洗，然后风干放入所述真空室。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述超声波清洗为先用丙酮超声波清洗所述基体10～20min、再用酒精超声波清洗所述基体10～20min，所述风干为采用氮气吹干。
7.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述刻蚀工序包括：
将所述真空室升温至300～500℃，对所述真空室抽真空至真空度为1.0*10-3～8.0*10- 3Pa，向所述真空室通入100～400sccm的Ar气和50～250sccm的Kr气，调节工作偏压至-500～-1000V、频率为20～300kHz，对所述基体表面进行辉光清洗，通入100～400sccm的Ar气和50～250sccm的Kr气，调节所述工作偏压至-100～-300V、离子源电流为15～35A，对所述基体进行气体离子轰击刻蚀。
8.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于，所述沉积工序之后还包括：
冷却工序，所述冷却工序为在所述沉积工序结束后向所述真空室通入氮气冷却，使得所述基体表面形成所述AlTiN涂层。
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