[發(fā)明專利]TiSiCN納米涂層及其制備方法以及活塞

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202111083596.2
• 申請日: 2021-09-16
• 公開（公告）號: CN113529016B
• 公開（公告）日: 2021-12-14
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李永勝;陳蘊博;陸曉剛;左玲立;張寶燕;歐伊翔;王浩琦;潘鵬;孫川;陳茹
• 申請（專利權(quán)）人: 山東天瑞重工有限公司;北京機科國創(chuàng)輕量化科學(xué)研究院有限公司
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/34;C23C14/16;E21B12/00
• 代理公司: 北京名華博信知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11453
• 代理人: 朱影

1.一種TiSiCN納米涂層，用于覆蓋基體的表面，其特征在于，所述TiSiCN納米涂層包括：

金屬結(jié)合層，覆蓋所述基體的表面；

TiSiCN梯度層，覆蓋所述金屬結(jié)合層的遠離所述基體的表面；

其中，所述TiSiCN梯度層包括三層TiSiCN層，任意相鄰的兩層所述TiSiCN層中，遠離所述基體的表面的所述TiSiCN層的含碳量大于靠近所述基體的表面的所述TiSiCN層的含碳量，每層所述TiSiCN層中的碳含量均勻分布；

三層TiSiCN層中，距離所述基體最遠的TiSiCN層為納米晶nc-TiCN和非晶a-(Si₃N₄和sp²-C)復(fù)合結(jié)構(gòu)；

所述TiSiCN梯度層包括：

第一TiSiCN層，覆蓋所述金屬結(jié)合層的遠離所述基體的表面；

第二TiSiCN層，覆蓋所述第一TiSiCN層；

第三TiSiCN層，覆蓋所述第二TiSiCN層；

所述第一TiSiCN層的厚度為0.5~1.5μm；

所述第二TiSiCN層的厚度為0.5~1μm；

所述第三TiSiCN層的厚度為0.4~0.6μm；

所述金屬結(jié)合層的厚度為0.1~0.5μm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的TiSiCN納米涂層，其特征在于，所述金屬結(jié)合層包括：

Ti金屬層或Cr金屬層。

3.一種TiSiCN納米涂層的制備方法，用于制備如權(quán)利要求1至2中任一項所述的TiSiCN納米涂層，其特征在于，所述制備方法包括：

提供基體，在所述基體上形成金屬結(jié)合層；

在所述金屬結(jié)合層上形成TiSiCN梯度層；

其中，所述TiSiCN梯度層包括三層TiSiCN層，任意相鄰的兩層所述TiSiCN層中，遠離所述基體的表面的所述TiSiCN層的含碳量大于靠近所述基體的表面的所述TiSiCN層的含碳量，每層所述TiSiCN層中的碳含量均勻分布；三層TiSiCN層中，距離所述基體最遠的TiSiCN層為納米晶nc-TiCN和非晶a-(Si₃N₄和sp²-C)復(fù)合結(jié)構(gòu)；

所述TiSiCN梯度層包括：

第一TiSiCN層，覆蓋所述金屬結(jié)合層的遠離所述基體的表面；

第二TiSiCN層，覆蓋所述第一TiSiCN層；

第三TiSiCN層，覆蓋所述第二TiSiCN層；

所述第一TiSiCN層的厚度為0.5~1.5μm；

所述第二TiSiCN層的厚度為0.5~1μm；

所述第三TiSiCN層的厚度為0.4~0.6μm；

所述金屬結(jié)合層的厚度為0.1~0.5μm。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的TiSiCN納米涂層的制備方法，其特征在于，在所述基體上形成金屬結(jié)合層之前，還包括基體清洗步驟，所述基體清洗步驟包括：

預(yù)清洗步驟：采用酒精和丙酮依次采用超聲清洗方式清洗所述基體；

離子清洗步驟：將所述基體置入真空室，抽離所述真空室內(nèi)空氣至10^-4 Pa，通入氬氣，氬氣流量為80~200 sccm，工作氣壓0.3~2.0 Pa，調(diào)節(jié)微脈沖寬度10-80 μs，平均功率4~10kW，偏壓0~200 V，清洗時間為5~30分鐘。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的TiSiCN納米涂層的制備方法，其特征在于，在所述基體上形成金屬結(jié)合層包括：

采用純Ti靶，向所述真空室通入氣流量為80~200 sccm的氬氣，工作氣壓0.3~2.0 Pa，調(diào)節(jié)微脈沖寬度10-80 μs，平均功率4~10 kW，偏壓0~100 V，在所述基體的表面沉積金屬結(jié)合層。