[發明專利]金屬基體表面抗磨蝕防護涂層及其制備方法與應用

有效

• 申請號: 201910747312.1
• 申請日: 2019-08-14
• 公開（公告）號: CN110438465B
• 公開（公告）日: 2021-04-20
• 發明（設計）人: 汪愛英;劉林林;孫麗麗;郭鵬;李昊
• 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: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16;C23C14/06;C23C14/18;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

1.一種金屬基體表面抗磨蝕防護涂層，其特征在于包括在金屬基體表面依次形成的Ti過渡層、TiC_x梯度層、第一DLC層、TiC_x/Ti/TiC_x/DLC交替層疊層和頂層，其中，所述TiC_x/Ti/TiC_x/DLC交替層疊層由TiC_x/Ti/TiC_x三明治層和第二DLC層交替層疊形成，所述TiC_x/Ti/TiC_x三明治層包括兩個TiC_x層和設置于所述兩個TiC_x層之間的一個Ti層，所述頂層包括第三DLC層，所述TiC_x中X的取值范圍為0.8~1.3。

2.根據權利要求1所述的抗磨蝕防護涂層，其特征在于，所述TiC_x/Ti/TiC_x/DLC交替層疊層包含4~7個交替層疊周期層，其中每一交替層疊周期層包含一個TiC_x/Ti/TiC_x三明治層與一個DLC層。

3.根據權利要求1所述的抗磨蝕防護涂層，其特征在于，所述抗磨蝕防護涂層的厚度為1.5~2.8μm。

4.根據權利要求1所述的抗磨蝕防護涂層，其特征在于，所述Ti過渡層、TiC_x梯度層、第一DLC層、TiC_x/Ti/TiC_x/DLC、第二DLC層、第三DLC層的厚度比為1:（1~1.2）:（0.8~1.2）:（1.6~2.4）:（0.8~1.2）: （2.0~3.0）。

5.根據權利要求1所述的抗磨蝕防護涂層，其特征在于，所述第三DLC層的厚度為200~300 nm。

6.根據權利要求1所述的抗磨蝕防護涂層，其特征在于，所述金屬基體包括不銹鋼基體。

7.根據權利要求6所述的抗磨蝕防護涂層，其特征在于，所述金屬基體選自316L不銹鋼、S32750不銹鋼中的任意一種或兩種的組合。

8.權利要求1-7中任意一項所述的抗磨蝕防護涂層的制備方法，其特征在于包括：

S1. 對金屬基體表面進行預處理；

S2. 采用直流磁控濺射技術在金屬基體表面依次沉積Ti過渡層、TiC_x梯度層，再采用線性離子源技術在TiC_x梯度層表面沉積第一DLC層；

S3. 采用直流磁控濺射技術在第一DLC層表面沉積TiC_x/Ti/TiC_x三明治層，并采用線性離子源技術沉積第二DLC層，且使所述TiC_x/Ti/TiC_x三明治層和第二DLC層交替層疊，形成TiC_x/Ti/TiC_x/DLC交替層；

S4. 采用線性離子源技術在TiC_x/Ti/TiC_x/DLC交替層上沉積第三DLC層，形成所述抗磨蝕防護涂層。

9.根據權利要求8所述的抗磨蝕防護涂層的制備方法，其特征在于，步驟S1具體包括：

使用120#~3000#的SiC金相砂紙依次對金屬基體進行打磨，再使用粒徑0.2~0.3μm的Al₂O₃研磨膏對金屬基體進行拋光處理10~15min；

將拋光后的金屬基體依次以丙酮、乙醇、去離子水進行超聲清洗5~15min，冷風吹干；

將金屬基體置于薄膜沉積真空腔室內，抽真空至2.0×10^-5Torr，之后使腔室加熱120~150℃，然后向真空腔室通入氣體流量為30~36sccm的氬氣，打開線性離子源和脈沖偏壓對基體進行偏壓刻蝕清洗30~45 min，其中線性離子源電流和脈沖偏壓分別為0.20~0.25A和-200~-250V。