[發(fā)明專利]一種雙層哈斯勒合金磁制冷涂層及其制備方法

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• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112251721A
• 公開（公告）日: 2021-01-22
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋會毫
• 申請（專利權(quán)）人: 廣州市豪越新能源設(shè)備有限公司
• 主分類號: C23C14/32
• 分類號: C23C14/32;C23C14/02;C23C14/14;F25B21/00
• 代理公司: 東莞市中正知識產(chǎn)權(quán)事務(wù)所(普通合伙) 44231
• 代理人: 成偉

1.一種雙層哈斯勒合金磁制冷涂層，其特征在于，包括基體、晶籽層、Sb含量漸變增加的NiMnSb層以及Sb含量漸變減少的NiCoMnSb層。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述雙層哈斯勒合金磁制冷涂層，其特征在于，所述基體選自單晶硅（001）、GaAs（001）、Mg（100）、Al₂O₃（0001）中的一種。

3.根據(jù)權(quán)利要求1～2任一項所述雙層哈斯勒合金磁制冷涂層，其特征在于，所述晶籽層選自銅層或鉬層。

4.根據(jù)權(quán)利要求1～3任一項所述雙層哈斯勒合金磁制冷涂層，其特征在于，所述晶籽層的厚度為300～500nm；所述NiMnSb層的厚度為50～200μm；所述NiCoMnSb層的厚度為50～200μm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1～4任一項所述雙層哈斯勒合金磁制冷涂層，其特征在于，所述雙層哈斯勒合金磁制冷涂層的最大磁熵變ΔS_M為40～60 J·Kg^-1·K^-1、有效制冷能力RC_eff為280～350 J·Kg^-1、工作溫度區(qū)間δT_FWHM為25～35K。

6.一種如權(quán)利要求1～5任一項所述雙層哈斯勒合金磁制冷涂層的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

（1）將基體依次用除油劑、無水乙醇、去離子水超聲清洗2～5min、干燥；

（2）將基體置于多弧離子鍍設(shè)備中，分別將銅靶或鉬靶、NiMn靶、NiCoMn靶和Sb靶置于靶位，抽真空至2×10^-4～5×10^-4Pa、開啟加熱真空腔至400～500℃；

（3）向真空腔內(nèi)通入Ar氣，控制真空腔氣壓在2～5Pa時打開負(fù)偏壓并設(shè)置在500～700V，對基體進(jìn)行離子轟擊清洗10～20min；

（4）保持基體負(fù)偏壓在100～200V，打開銅靶或鉬靶電源沉積晶籽層，沉積結(jié)束后關(guān)閉銅靶或鉬靶電源；

（5）保持基體負(fù)偏壓在300～500V，打開NiMn靶和Sb靶電源沉積Sb含量漸變增加的NiMnSb層，其中保持NiMn靶電流不變、Sb靶電流逐漸增大，沉積結(jié)束后關(guān)閉NiMn靶和Sb靶電源；

（6）保持基體負(fù)偏壓在300～500V，打開NiCoMn靶和Sb靶電源沉積Sb含量漸變增加的NiCoMnSb層，其中保持NiCoMn靶電流不變、Sb靶電流逐漸減小，沉積結(jié)束后關(guān)閉NiCoMn靶和Sb靶電源、停止通入Ar，冷卻至室溫后取出基體；

（7）對基體進(jìn)行退火處理，即可得到雙層哈斯勒合金磁制冷涂層。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述雙層哈斯勒合金磁制冷涂層的制備方法，其特征在于，步驟（4）沉積條件為：工作氣壓1～2Pa、靶電流20～50A、沉積時間20-30min。

8.根據(jù)權(quán)利要求6～7任一項所述雙層哈斯勒合金磁制冷涂層的制備方法，其特征在于，步驟（5）沉積條件為：工作氣壓2～5Pa、NiMn靶電流80～120A、初始Sb靶電流30～50A，Sb靶電流在沉積過程中隨著時間的增加速率為1～1.5A/min、沉積時間30-60min。

9.根據(jù)權(quán)利要求6～8任一項所述雙層哈斯勒合金磁制冷涂層的制備方法，其特征在于，步驟（6）沉積條件為：工作氣壓2～5Pa、NiCoMn靶電流80～120A、初始Sb靶電流120～150A，Sb靶電流在沉積過程中隨著時間的減小速率為1～1.5A/min、沉積時間30-60min。

10.根據(jù)權(quán)利要求6～9任一項所述雙層哈斯勒合金磁制冷涂層的制備方法，其特征在于，步驟（7）退火處理為將基體在800～100℃、真空度小于1×10^-3Pa的條件下退火12～36h，隨爐冷卻取出基體即可。