[發(fā)明專利]一種TiVCrZrW/Si納米復(fù)合涂層的制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202310248717.7
• 申請日: 2023-03-15
• 公開（公告）號: CN116219365A
• 公開（公告）日: 2023-06-06
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 范云婷;任萍;李亞;馬嘯飛;郁大良;李奐宇
• 申請（專利權(quán)）人: 煙臺大學(xué)
• 主分類號: C23C14/18
• 分類號: C23C14/18;C23C14/35;B82Y40/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標事務(wù)所 23109
• 代理人: 李紅媛

一種TiVCrZrW/Si納米復(fù)合涂層的制備方法，涉及一種TiVCrZrW基納米復(fù)合涂層的制備方法。本發(fā)明的目的是通過磁控濺射生成自潤滑的高熵陶瓷薄膜，進而改善TiVCrZrW基納米涂層的摩擦學(xué)性能及耐腐蝕性能。本發(fā)明提供了一種TiVCrZrW基納米復(fù)合涂層薄膜，通過引入硬質(zhì)元素Si元素，形成了具有高硬度、高韌性、低摩擦和耐磨損的高熵陶瓷薄膜，并且實現(xiàn)了對TiVCrZrW基涂層微觀結(jié)構(gòu)的調(diào)控，提高了涂層的致密度，提高了所述涂層在模擬海水環(huán)境下的耐腐蝕性能，實現(xiàn)了TiVCrZrW/Si納米復(fù)合涂層的可控生長。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種TiVCrZrW基納米復(fù)合涂層的制備方法。

背景技術(shù)

工業(yè)中廣泛使用的大多數(shù)材料，摩擦和磨損仍然是引發(fā)能量耗散和部件失效的主要手段。減少摩擦和磨損在提高能源效率和改善環(huán)境方面起著重要作用，對技術(shù)和經(jīng)濟發(fā)展有著深遠的影響。近年來，許多性能卓越、多主元新型高熵合金材料被陸續(xù)設(shè)計出來，對傳統(tǒng)海洋材料的涂層改性已經(jīng)成為控制海水環(huán)境關(guān)鍵摩擦副零部件腐蝕磨損，提高海洋工程裝備的穩(wěn)定性和服役壽命最為可行的技術(shù)途徑，綜合性能優(yōu)異的高熵合金基薄膜具有巨大的現(xiàn)實意義。此外，海水摩擦等環(huán)境因素會使得涂層材料面臨更苛刻的環(huán)境。因此開發(fā)制備一種具備高硬度、高韌性、自潤滑、耐磨損等性能為一體的多功能納米復(fù)合涂層是當前研究的迫切需求。

高熵合金薄膜廣泛用作固體潤滑膜。TiVCrZrW基涂層材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、摩擦磨損性能以及耐腐蝕性和耐高溫等顯著優(yōu)勢，被廣泛應(yīng)用于海洋裝備。雖然非晶高熵合金薄膜已然被證明具有良好的耐腐蝕性和耐摩擦性，但是其受到高的混合熵和較大原子尺寸差異的限制，在常溫或室溫下韌性較低，使得其應(yīng)用環(huán)境較為單一，無法廣泛的使用在苛刻的服役環(huán)境。引入非金屬元素以形成高熵陶瓷薄膜已經(jīng)成為實現(xiàn)薄膜高硬度、高韌性和自潤滑及耐腐蝕性能的有效手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是要解決目前TiVCrZrW/Si納米復(fù)合涂層高硬度、高韌性、自潤滑及耐腐蝕等綜合性能無法一體化調(diào)控的技術(shù)問題，而提供一種TiVCrZrW/Si納米復(fù)合涂層的制備方法。

本發(fā)明的TiVCrZrW/Si納米復(fù)合涂層的制備方法是按以下步驟進行的：

一、依次對襯底進行清洗和烘干；所述的襯底為鈦基材料；

二、將步驟一中清洗和烘干后的襯底放入磁控濺射裝置的真空腔體中，將TiVCrZrW靶材和Si靶材分別安裝在磁控濺射裝置的靶位上，然后對腔體抽真空；

三、向腔體中通入Ar氣體作為濺射氣體，調(diào)節(jié)腔體中的工作壓強為0.8Pa～0.9Pa；TiVCrZrW靶采用直流電流，濺射電流為0.5A～0.6A；Si靶采用射頻電流，Si的射頻功率為20W～100W；兩個靶材同時開始濺射，兩個靶材的濺射厚度相等，均為0.9μm～1.1μm；

所述的Ar的流速為100sccm～110sccm；

四、濺射結(jié)束后，將腔體冷卻至室溫，得到TiVCrZrW/Si涂層。

本發(fā)明的目的是通過摻雜Si元素實現(xiàn)薄膜強韌化性能的提升，進而改善TiVCrZrW基納米復(fù)合涂層的摩擦學(xué)性能及耐腐蝕性能。Si元素能夠有效提高涂層的硬度及致密度，增強涂層的抗氧化性，從而改善涂層的力學(xué)性能，構(gòu)建出集高硬度、高韌性、自潤滑、耐磨損、耐腐蝕等性能于一體的TiVCrZrW/Si納米復(fù)合涂層，同時為TiVCrZrW基涂層的未來發(fā)展和固體潤滑的理解提供了指導(dǎo)。