[發明專利]一種高熵合金氮化物涂層的高硬度材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201811407761.3
• 申請日: 2018-11-23
• 公開（公告）號: CN109338300B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 陳建;劉曉鵬;楊巍;蘇霖深;徐大鵬;姚小飛;呂煜坤
• 申請（專利權）人: 西安工業大學
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/16;C23C14/34;C23C14/35
• 代理公司: 61219 陜西增瑞律師事務所
• 代理人: 張瑞琪

1.一種高熵合金氮化物涂層的高硬度材料，其特征在于，由位于基片表面的Cr過渡層、位于該Cr過渡層表面的CrN過渡層、以及位于該CrN過渡層表面的氮化物涂層組成；該氮化物涂層利用射頻濺射法由氮氣和高熵合金沉積制得，所述Cr過渡層的厚度為80-150nm，所述CrN過渡層的厚度為50-100nm，所述氮化物涂層的厚度為1.5-2.5μm；制得的鍍層材料的硬度為47.3-67GPa，其中，高熵合金的配料為鋁、硅、鈦、鉻、鈮和釩。

2.根據權利要求1所述的一種高熵合金氮化物涂層的高硬度材料，其特征在于，所述氮化物涂層的厚度為1.71-2.12μm。

3.根據權利要求2所述的一種高熵合金氮化物涂層的高硬度材料，其特征在于，所述基片為硅片、高速鋼或硬質合金三者中的任何一種。

4.一種高熵合金氮化物涂層的高硬度材料的制備方法，其特征在于，由如下步驟組成：

以鋁、硅、鈦、鉻、鈮和釩為配料，采用真空電弧熔煉法制備得到高熵合金鑄錠，將高熵合金鑄錠依次經過線切割、清洗、打磨和拋光后得到高熵合金靶材；

將高熵合金靶材和待處理的基片依次在無水乙醇和丙酮中利用超聲波清洗20-30min；

采用射頻電源對空白基片進行20～30min預濺射，功率為100W；

將預濺射處理后的基片采用磁控濺射法進行沉積鉻過渡層，Cr靶材由直流陰極控制，用直流電源沉積2-3min；

采用磁控濺射法對上述制得的基片進行沉積CrN過渡層，Cr靶材由直流陰極控制，并在濺射時通入氮氣，用直流電源沉積3-4min；

采用射頻濺射法，濺射氣體采用Ar和N₂的混合氣體，將清洗后的高熵合金和氮氣沉積到上述制得的基片上，制備出具有高熵合金氮化物涂層的高硬度材料。

5.根據權利要求4所述的一種高熵合金氮化物涂層的高硬度材料的制備方法，其特征在于，所述射頻濺射法中氬氣流量為26-30sccm，氮氣流量為10-14sccm。

6.根據權利要求5所述的一種高熵合金氮化物涂層的高硬度材料的制備方法，其特征在于，所述真空室的爐腔真空度不低于2.0×10^-3Pa，靶基距為9cm，沉積氣壓為0.65Pa，沉積溫度為25-300℃，射頻電源功率為100-200W，濺射時間為120min。

7.根據權利要求4所述的一種高熵合金氮化物涂層的高硬度材料的制備方法，其特征在于，制得的鍍層材料的硬度為47.3-70GPa，摩擦系數為0.16-0.20，臨界載荷為89N。

8.根據權利要求7所述的一種高熵合金氮化物涂層的高硬度材料的制備方法，其特征在于，制得的鍍層材料的硬度為47.3-67GPa。