[發明專利]耐磨與抗菌兼具的Cr-Mo-Ag-Si-C-N多元復合薄膜的制備方法有效

申請號：	202010705368.3	申請日：	2020-07-21
公開（公告）號：	CN111876735B	公開（公告）日：	2021-11-02
發明（設計）人：	周飛;張懋達;王謙之	申請（專利權）人：	南京航空航天大學
主分類號：	C23C14/35	分類號：	C23C14/35;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/54;C23C14/16;C23C14/18;C23C14/50
代理公司：	南京經緯專利商標代理有限公司 32200	代理人：	曹蕓
地址：	210016 江***	國省代碼：	江蘇;32
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摘要：
搜索關鍵詞：	耐磨抗菌兼具 cr mo ag si 多元復合薄膜制備方法
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【說明書】：

本發明公開了一種耐磨與抗菌兼具的Cr?Mo?Ag?Si?C?N多元復合薄膜的制備方法，屬于表面工程以及摩擦學領域。其步驟：1)將基材安裝在鍍膜儀內的樣品臺，使用Ar離子束轟擊清洗和活化基底表面；2)通入Ar氣，旋轉樣品臺，利用鍍膜儀沉積約為0.2μm的Cr過渡層；3)通入Ar氣和N₂氣，在Cr過渡層上沉積CrN梯度層；開啟Mo靶直流電源，逐漸提高Mo靶濺射電流，在CrN梯度層上沉積CrMoN梯度層；4)通入Ar氣、N₂氣和三甲基硅烷氣體，開啟Ag靶電源，固定各靶濺射電流，在CrMoN梯度層上制備CrMoAgSiCN多元復合薄膜。本發明通過改變Ag靶濺射電流，獲得具有不同微結構，優異的力學性能和自潤滑特性，良好的耐腐蝕性、耐磨性和抗菌性能的Cr?Mo?Ag?Si?C?N多元復合薄膜。

技術領域：

本發明涉及一種耐磨與抗菌兼具的Cr-Mo-Ag-Si-C-N多元復合薄膜的制備方法，屬于表面工程以及摩擦學領域。

背景技術：

Cr-N薄膜由于具有良好的抗氧化和耐磨性，在工具保護方面具有廣闊的發展潛力。然而隨著工業和制造領域的發展，Cr-N薄膜逐漸不能滿足在高硬度、低摩擦系數和優秀耐腐蝕能力方面不斷增長的要求。研究者通過引入三甲基硅烷(TMS)制備出了四元Cr-Si-C-N薄膜，薄膜在低Si含量下表現出的固溶強化作用增強了硬度，并且由于無定形碳良好的潤滑減磨效果和Si元素在水環境下水合反應形成的Si(OH)₄潤滑層而使薄膜具有更低的摩擦系數。但四元Cr-Si-C-N薄膜在潤滑條件不足時其摩擦學性能較差，并且不具備防污抗菌特性。研究表明，Mo元素在摻入薄膜后具有固溶強化作用，有利于增強力學性能。并且在海水環境下，含Mo的薄膜在摩擦中形成了層狀結構的MoO₃作為自潤滑層，其有效地減小了摩擦系數。MoO₃在水中進一步生成的鉬酸H₂MoO₄與水和氫離子H₃O⁺，實現了破壞細菌內部pH平衡、酶和傳輸系統的作用，并有效地阻止了細菌粘附和生物膜的形成。這表明Mo元素的引入有助于實現薄膜表面的殺菌特性。另一方面，通過摻入Ag元素，薄膜表面分布覆蓋的Ag軟質潤滑形表現出了優良的高耐磨性。同時薄膜在菌液環境下釋放出金屬離子Ag⁺起到一定的殺菌效果，其在與鉬酸根離子MoO₄^2-的配合下生成鉬酸銀Ag₂MoO₄具有低摩擦性，并對大腸桿菌和金黃色葡萄球菌顯示出極好的抑制和滅殺效果。因此，Cr-Mo-Ag-Si-C-N多元復合薄膜具有比四元Cr-Si-C-N薄膜更為優異的自潤滑摩擦學與殺菌特性。但關于多元Cr-Mo-Ag-Si-C-N薄膜，目前還無人研究。