[發明專利]一種高硬度抗沖蝕耐磨復合涂層、制備方法及應用

在審

• 申請號: 201811615657.3
• 申請日: 2018-12-27
• 公開（公告）號: CN109609905A
• 公開（公告）日: 2019-04-12
• 發明（設計）人: 蔡飛;張世宏;王啟民;張林;楊英;方煒
• 申請（專利權）人: 安徽工業大學;安徽多晶涂層科技有限公司
• 主分類號: C23C14/16
• 分類號: C23C14/16;C23C14/18;C23C14/06;C23C14/32;F04D29/02;F04D29/26
• 代理公司: 合肥昊晟德專利代理事務所(普通合伙) 34153
• 代理人: 顧煒燁

1.一種高硬度抗沖蝕耐磨復合涂層，其特征在于，依次包括基材、粘結層和工作層，所述的基材為Ti-6Al-4V鈦合金，粘結層為金屬Cr，工作層為Cr/CrSiN納米多層結構，所述的Cr/CrSiN納米多層結構由金屬Cr層和高硬度CrSiN層交替沉積而成。

2.根據權利要求1所述的一種高硬度抗沖蝕耐磨復合涂層，其特征在于，所述的粘結層厚度為0.15～0.2μm，所述的工作層厚度為2～3μm。

3.根據權利要求1所述的一種高硬度抗沖蝕耐磨復合涂層，其特征在于，所述的交替沉積重復次數為8～10次。

4.根據權利要求1所述的一種高硬度抗沖蝕耐磨復合涂層，其特征在于，所述的Cr/CrSiN納米多層結構中，金屬Cr層厚度為70～80nm，CrSiN層厚度為140～210nm。

5.一種如權利要求1～4所述的高硬度抗沖蝕耐磨復合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)對基材材料進行化學表面處理：

將研磨拋光后的基材材料先用堿性溶液超聲清洗，清洗后用去離子水沖洗并烘干，然后用酸性溶液超聲清洗，清洗后用去離子水沖洗并烘干備用；

(2)對基材材料進行輝光放電清洗：

將化學清洗后的基材放入多弧離子鍍膜室內，置于基材轉架上，對真空室抽真空至10^-5～10^-7Pa，后充入Ar氣，Ar氣流量控制在150～200sccm，工作壓強控制在0.3～0.4Pa，基體加熱到430～450℃，然后開啟脈沖電源，調節偏壓-800～-1100V，基體表面發生輝光放電，輝光放電清潔樣品時間15～20分鐘；

(3)Cr粘結層的沉積：

粘結層沉積在基材輝光放電清洗后原位進行，保持工作氣體、基體溫度和壓強，開啟陰極離子弧弧源Cr靶，Cr的純度為99.999％，基體偏壓-110～-150V，轉架的轉速為3～5rpm，靶材電流60～65A，沉積25～35分鐘，得到Cr粘結層；

(4)工作層沉積：

工作層沉積是在Cr粘結層沉積后進行，保持工作氣體、工作壓力、沉積溫度、爐腔的壓強和陰極離子弧弧源不變，基體偏壓-60～-100V、靶材電流60～80A，沉積10～25min，得到金屬Cr層；

金屬Cr層沉積完成后沉積CrSiN層，通入N₂氣，N₂流量為400～800sccm,沉積溫度450℃，爐腔的壓強2～5Pa，基體偏壓-60～-100V，開啟陰極離子弧弧源CrSi靶，靶材電流60～80A，沉積時間10～15min，沉積工作層的CrSiN層；

交替沉積金屬Cr層和CrSiN層，重復8～10次完成工作層。

6.根據權利要求5所述的一種制備方法，其特征在于，所述的步驟(1)中，堿性溶液包括20～40g/L NaOH、30～40g/L Na₂CO₃、30～40g/L Na₃PO₄；酸性溶液包括100～150ml/L HF、500～1000ml/LDMF，堿性溶液清洗10～20min，酸性溶液清洗1～10min。

7.一種如權利要求1～4所述的高硬度抗沖蝕耐磨復合涂層在飛機起落架和壓縮機葉片上的應用。