[發明專利]一種耐腐蝕高熵合金氮化物涂層、其制備方法及應用

有效

• 申請號: 202010008121.6
• 申請日: 2020-01-06
• 公開（公告）號: CN111074224B
• 公開（公告）日: 2022-03-15
• 發明（設計）人: 蒲吉斌;陳然;蔡召兵;王立平;郭武明;毛春龍;陳善俊;毛金根
• 申請（專利權）人: 中國科學院寧波材料技術與工程研究所;江蘇金晟元特種閥門股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06
• 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: 王茹;王鋒

1.一種耐腐蝕高熵合金氮化物涂層的制備方法，其特征在于包括：

采用磁控濺射技術，以磁控濺射拼接靶為陰極靶材，以保護性氣體、氮氣為工作氣體，對基體施加負偏壓，在基體表面沉積得到(VAlTiCrMo)N耐腐蝕高熵合金氮化物涂層，所述磁控濺射技術采用的工藝條件包括：濺射功率為1000W~3000W，基體偏壓為-20V~-50V，基體溫度為20℃~40℃，反應腔體內壓力為3×10^-2mbar~7×10^-2mbar，保護性氣體流量為150sccm~900sccm，氮氣流量為100sccm~800sccm，沉積時間為4h~10h；所述基體偏壓為-30V~-40V；

其中，所述磁控濺射拼接靶包括在垂直方向上呈周期排列的至少一個靶周期，每一靶周期包括在垂直方向上自上至下依次層疊的V靶材、Al靶材、Ti靶材、Cr靶材、Mo靶材；

所述耐腐蝕高熵合金氮化物涂層的分子式為(VAlTiCrMo)N，并且，所述耐腐蝕高熵合金氮化物涂層包含按照原子百分含量計算的如下元素：V 4~10%、Al 5~12%、Ti 4~10%、Cr10~30% 、Mo 15~25%及N 20~40%，所述耐腐蝕高熵合金氮化物涂層呈面心立方晶體結構；

所述耐腐蝕高熵合金氮化物涂層的硬度高于3GPa；所述耐腐蝕高熵合金氮化物涂層的自腐蝕電流密度低于5×10^-5A·cm^-2；所述耐腐蝕高熵合金氮化物涂層的厚度為500nm~3000nm。

2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述耐腐蝕高熵合金氮化物涂層的厚度為900nm~1000nm。

3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述基體的材質為不銹鋼。

4.根據權利要求3所述的制備方法，其特征在于：所述基體的材質為304不銹鋼或316不銹鋼。

5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述磁控濺射拼接靶包含1~15個所述靶周期。

6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：每一靶周期中，所述V靶材的厚度為5mm~50mm。

7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：每一靶周期中，所述Al靶材的厚度為5mm~50mm。

8.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：每一靶周期中，所述Ti靶材的厚度為5mm~50mm。

9.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：每一靶周期中，所述Cr靶材的厚度為5mm~50mm。

10.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：每一靶周期中，所述Mo靶材的厚度為5mm~50mm。

11.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述V靶材、Al靶材、Ti靶材、Cr靶材或Mo靶材的純度在99.9%以上。

12.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于：所述保護性氣體為惰性氣體。

13.根據權利要求12所述的制備方法，其特征在于：所述保護性氣體為氬氣。

14. 根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述制備方法還包括：將反應腔體抽真空至真空度低于 1.0×10^–3 Pa，先對基體進行Ar離子轟擊。

15.由權利要求1-14中任一項所述方法制備的耐腐蝕高熵合金氮化物涂層在海水環境下基體表面防護領域中的用途。

16.根據權利要求15所述的用途，其特征在于：所述基體的材質為不銹鋼。