[發明專利]一種具有納米層狀結構的二硼化鈦/鎢涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201710317254.X
• 申請日: 2017-05-08
• 公開（公告）號: CN107190241B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 代偉;高翔;王啟民
• 申請（專利權）人: 廣東工業大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06;C23C14/18;C23C14/16;B82Y40/00
• 代理公司: 廣東廣信君達律師事務所 44329
• 代理人: 楊曉松

1.一種具有納米層狀結構的二硼化鈦/鎢涂層，其特征在于，所述TiB₂/W涂層是以TiB₂陶瓷靶和金屬W靶為原料，通過多靶磁控濺射在基體上交替濺射沉積形成TiB₂和W周期性相互疊加而成的納米層狀結構；

所述TiB₂/W涂層中金屬W層與TiB₂陶瓷層的層數為10~100層，每層金屬W層的厚度為1~10nm，每層TiB₂層的厚度為10~50nm。

2.根據權利要求1所述的二硼化鈦/鎢涂層，其特征在于所述TiB₂/W涂層的基板材料選用晶硅、玻璃、高速鋼或者硬質合金。

3.一種根據權利要求1或2所述的二硼化鈦/鎢涂層的制備方法，其特征在于以TiB₂陶瓷靶和金屬W靶為原料，采用磁控濺射技術進行制備，具體步驟為：

（1）清洗基體：將經拋光處理后的基體送入超聲波清洗機，依次用丙酮、無水乙醇以15～30kHz分別進行超聲清洗10～20min，然后用去離子水漂洗，再用純度≥99.5%的普氮吹干；

（2）抽真空和離子束刻蝕清洗鍍膜腔體：將超聲清洗后的基體置于真空室的工件支架上，抽至真空度5.0×10^-3Pa以下，隨后開啟離子源，向離子源通入80~100sccm氬氣，設置離子源的功率為0.9kW，設置工件支架的偏壓為-300~-500V，刻蝕清洗過程持續20~30min；

（3）離子束刻蝕基體：將基體至于離子源前方，設置偏壓為-300~-500V，工作時間為15~20min；

（4）沉積二硼化鈦/鎢多層涂層：通入氬氣80~100sccm，控制真空室氣壓0.56~0.7 Pa，采用雙極脈沖磁控濺射的方法，開啟并設置電源參數，將樣品擋板轉置于兩個濺射靶前，起輝，進行預濺射后開始濺射沉積，其中TiB₂陶瓷靶為A靶，W柱狀靶為B靶，預濺射10~15min后，移開樣品擋板，開始正式濺射沉積TiB₂/W多層涂層，沉積時間為3h；

（5）沉積結束關閉電源，待真空室溫度降至室溫，打開真空室取出基體，在基體表面形成的涂層即為具有納米層狀結構的二硼化鈦/鎢涂層。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于所述步驟（1）中所述基體為待鍍膜的樣品；步驟（4）中所述基體和支架參數為：基體偏壓-100~-300V，支架自轉3rpm/min，公轉2~5rpm/min，設置沉積溫度300℃；所述電源參數為：頻率40kHz、功率3~4kW、A靶脈沖電源的占空比為25~75%；所述靶與基體的距離為6~10cm。

5.如權利要求1或2所述的具有納米層狀結構的二硼化鈦/鎢涂層應用于金屬機械零部件、精密模具、精密傳動機械設備、軸承、電子產品、裝飾產品及材料的表面防護。