[發明專利]一種硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 202010555201.3
• 申請日: 2020-06-17
• 公開（公告）號: CN111876732B
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發明（設計）人: 朱曉東;王大偉;李倩葉;李雁淮;宋忠孝
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/06
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 王艾華

1.一種硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層，其特征在于：該硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層為Mo-B-S-C-N五元涂層，其中Mo元素的原子百分比為55～40％，N元素的原子百分比為42～24％，B元素的原子百分比為9.5～12％，C元素的原子百分比為2～14％，S元素的原子百分比為0.5～10％；

硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層按照以下步驟制備：

1)將由金屬Mo與B₄C及MoS₂構成的復合靶和基底分別置于磁控濺射設備真空室內的陰極和樣品臺上；金屬Mo與(B₄C和MoS₂)面積比為10:1～7:3，其中B₄C和MoS₂面積比為5:1～1:5，Mo的純度為99.99％、B₄C和MoS₂的純度為99.9％，復合靶與基底間的距離為80～120mm；

2)對磁控濺射設備真空室抽真空，然后通入氬氣并起輝光放電，將基底加負偏壓進行濺射清洗；

3)向磁控濺射設備真空室內通入氬氣和氮氣，磁控濺射復合靶，并在沉積過程中基底加負偏壓利用氮離子進行轟擊，得到硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層，氬氣和氮氣的流量比為5:1～1:10，工作氣壓為0.1～2Pa。

2.根據權利要求1所述的硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層，其特征在于：該硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層的硬度為19～27GPa，常溫下的摩擦系數≥0.19，600℃時的摩擦系數≥0.15。

3.采用如權利要求1所述的一種硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)將由金屬Mo與B₄C及MoS₂構成的復合靶和基底分別置于磁控濺射設備真空室內的陰極和樣品臺上；金屬Mo與(B₄C和MoS₂)面積比為10:1～7:3，其中B₄C和MoS₂面積比為5:1～1:5，Mo的純度為99.99％、B₄C和MoS₂的純度為99.9％，復合靶與基底間的距離為80～120mm；

2)對磁控濺射設備真空室抽真空，然后通入氬氣并起輝光放電，將基底加負偏壓進行濺射清洗；

3)向磁控濺射設備真空室內通入氬氣和氮氣，磁控濺射復合靶，并在沉積過程中基底加負偏壓利用氮離子進行轟擊，得到硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層，氬氣和氮氣的流量比為5:1～1:10，工作氣壓為0.1～2Pa。

4.根據權利要求3所述的硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層的制備方法，其特征在于：所述的基底為金屬基底或陶瓷基底，其中金屬基底為鋼、鑄鐵或硬質合金。

5.根據權利要求3所述的硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟2)中將磁控濺射設備真空室內的真空度抽到≤5×10^-4Pa后，基底加負偏壓400～800V，利用氬離子濺射清洗基底表面至少10min。

6.根據權利要求3所述的硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟3)中磁控濺射的功率為100～300W，時間為120～240min。

7.根據權利要求3所述的硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟3)中在沉積過程中基底加負偏壓為40V～120V，利用氮離子對沉積中的涂層進行輔助轟擊。

8.根據權利要求3所述的硼氮化鉬/硫化鉬納米復合涂層的制備方法，其特征在于：所述步驟3)中在磁控濺射結束后，停止通入氬氣和氮氣，保持真空狀態，至基底溫度≤60℃。