[發明專利]耐磨防護涂層、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 201510873075.5
• 申請日: 2015-12-02
• 公開（公告）號: CN106811719B
• 公開（公告）日: 2019-07-19
• 發明（設計）人: 王永欣;葉育偉;慕永濤;姚懿容;王立平
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/16;C23C14/32
• 代理公司: 南京利豐知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

1.一種耐磨防護涂層的制備方法，其特征在于包括：

將不銹鋼質機械運動基礎件裝入腔體，抽真空后將不銹鋼質機械運動基礎件預熱至300℃~400℃，利用Ar等離子體對施加負偏壓的不銹鋼質機械運動基礎件表面轟擊活化；

采用電弧離子鍍技術，在不銹鋼質機械運動基礎件表面沉積硬質V過渡層，其中所用靶材為金屬V靶，反應室基底真空度為（3～6）×10^-3Pa，工作氣氛為Ar，流量為350～450sccm，工作真空度為0.2～0.5Pa；沉積偏壓為-30～-50V之間可調，V靶弧電流為45～65A，沉積溫度保持為300～400℃，沉積時間為10～15分鐘；以及，

采用電弧離子鍍技術，在所述硬質V過渡層上繼續沉積VCN涂層，其中所用靶材為金屬V靶，在不間斷真空鍍膜狀態下，反應室基底真空低于4×10^-3Pa，切斷Ar流入，向腔室內通入C₂H₂和高純N₂作為反應氣體，其中C₂H₂流量為10～80sccm，N₂流量為600～800sccm，維持真空度在2.0～4.0Pa之間，V靶電流在45～65A之間可調，沉積溫度保持為300～400℃；

所獲耐磨防護涂層包括基底、覆蓋于基底表面的硬質V過渡層、以及覆蓋于所述硬質V過渡層上的VCN涂層；其中，所述耐磨防護涂層具有非晶包裹納米晶的納米復合結構，所述納米晶為VC及VN相結構，所述非晶為無定形碳；所述基底包括不銹鋼質機械運動基礎件。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于包括：在沉積所述硬質V過渡層的過程中，所述電弧離子鍍系統中設置有兩組V靶，每組包括上、中、下垂直安置的三個V靶。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：Ar的純度不低于99.99%。

4.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：在沉積所述VCN涂層的過程中，所述電弧離子鍍系統中設置有兩組V靶，每組包括上、中、下垂直安置的三個V靶。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：C₂H₂的純度不低于99.99%。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：N₂的純度不低于99.99%。

7.根據權利要求1~6中任一項所述的制備方法，其特征在于所述制備方法還包括：

對不銹鋼質機械運動基礎件進行清洗、除油，之后沉積所述硬質V過渡層的操作。

8.根據權利要求1~6中任一項所述的制備方法，其特征在于所述制備方法還包括：待所述VCN涂層沉積完畢后，在真空環境下冷卻至200～250℃以下，然后在N₂保護氣氛下冷卻至80～100℃以下。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述硬質V過渡層的厚度為200~600nm。

10.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述VCN涂層的厚度為2μm~8μm。

11.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述納米晶的晶粒尺寸為5~30nm。

12.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述耐磨防護涂層的硬度為30～40GPa。

13.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述不銹鋼質機械運動基礎件包括齒輪、軸承、機械關節、密封環中的任意一種。

14.一種裝置，其特征在于，所述裝置包括：不銹鋼質機械運動基礎件；以及，形成于所述基礎件表面的、如權利要求1-13中任一項所述方法制備的耐磨防護涂層。