[发明专利]一种镀膜材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明是关于一种镀膜材料及其制备方法。

背景技术

目前，钛合金等镀膜材料在航空、航天、化工、造船、通信等工业部门 日益获得广泛的应用，一般，镀膜材料包括基材和镀覆在基材表面的薄膜， 常见的薄膜为由钛层和多层碳化钛或氮化钛层构成的碳化钛或氮化钛薄膜。

一般来说，可以使用电弧离子镀方法制备上述镀膜材料的薄膜。采用电 弧离子镀方法制备的薄膜虽然具有较高的硬度和较好的耐磨性，但是该方法 制得的薄膜的表面粗糙度较大，满足不了人们对相关产品的外观的高光洁度 的需求。

于是，人们提出采用磁控溅射离子镀的方法在基材表面形成薄膜的方 法，该方法制得的薄膜的表面粗糙度较小，能够达到相关产品的外观要求， 但是，现有的采用磁控溅射离子镀设备制得的碳化钛或氮化钛薄膜的硬度较 低，耐磨性较差。

综上所述，现有的镀膜材料存在不能同时具备薄膜表面粗糙度较小、硬 度较高和耐磨性较好的缺陷。

发明内容

本发明的目的是为了克服现有的镀膜材料的薄膜不能同时具备表面粗 糙度较小、硬度较高和耐磨较好的缺陷，提供一种包括表面粗糙度较小、硬 度较高而且耐磨性较好的薄膜的镀膜材料及其制备方法。

本发明提供了一种镀膜材料，该材料包括基材和镀覆在基材表面的薄 膜，所述薄膜包括底层和面层，所述底层含有钛、铝和镁中的一种或几种， 其中，所述薄膜还包括中间层，所述中间层含有不锈钢和非铁金属，所述面 层含有不锈钢和非铁金属的碳化物和/或氮化物。

本发明提供的镀膜材料的制备方法包括在溅射条件下，在磁控靶上施加 电源使磁控靶上的靶材物质溅射并沉积到基材上，分别形成薄膜的底层和面 层，形成底层的靶材物质含有钛、铝和镁中的一种或几种，其中，该方法还 包括在形成底层之后和形成面层之前，形成中间层，形成中间层的靶材包括 不锈钢靶材和非铁金属靶材；形成面层的靶材包括不锈钢靶材和非铁金属靶 材。

粗糙度试验结果表明，实施例1-4中得到的镀膜材料的薄膜的表面粗糙 度Ra值0.06-0.07，对比例2得到的薄膜的表面粗糙度Ra值0.5，因此，与 对比例2得到的镀膜材料薄膜相比，实施例1-4中得到的镀膜材料的薄膜的 表面粗糙度较小；

表面硬度实验结果表明，实施例1-4中得到的镀膜材料的薄膜的硬度为 1000-1400HV，对比例1得到的镀膜材料的硬度为600HV，因此，与对比例 1得到的镀膜材料薄膜相比，实施例1-4中得到的镀膜材料的薄膜的硬度明 显较高；

耐磨性试验结果表明，实施例1-4中得到的镀膜材料的薄膜棱角和表面 均没有任何脱落，对比例1得到的镀膜材料的棱角有轻微脱落，表面没有脱 落，因此，与对比例1得到的镀膜材料薄膜相比，实施例1-4中得到的镀膜 材料的薄膜的耐磨性较好；

综上所述，与对比例的镀膜材料相比，本发明的提供的镀膜材料的薄膜 同时具有较小的表面粗糙度、较高的硬度和较好的耐磨性。

具体实施方式

本发明提供了一种镀膜材料，该材料包括基材和镀覆在基材表面的薄 膜，所述薄膜包括底层和面层，所述底层含有钛、铝和镁中的一种或几种， 其中，所述薄膜还包括中间层，所述中间层含有不锈钢和非铁金属，所述面 层含有不锈钢的碳化物和/或氮化物以及非铁金属的碳化物和/或氮化物。

所述薄膜的底层、中间层和面层的厚度分别为0.1-1.0微米、0.1-1.0微 米和2-7微米。

所述面层的非铁金属和中间层的非铁金属相同或不同，为钒、铬、钴、 镍、铜和锌中的一种或几种，优选所述面层的非铁金属和中间层的非铁金属 相同，均为铬，通过该优选方式，可以进一步提高薄膜的硬度和耐磨性。

根据本发明，所述面层含有不锈钢的碳化物和/或氮化物以及非铁金属 的碳化物和/或氮化物，优选情况下，所述面层含有不锈钢的碳化物和非铁金 属的碳化物，通过该优选方式，可以进一步提高薄膜的硬度。

所述基材为镁合金、钛合金和铝合金中的一种或几种。所述薄膜的底层 含有钛、铝和镁中的一种或几种，优选情况下，当所述基材为镁合金时，所 述薄膜底层含有镁；当所述基材为钛合金时，所述薄膜底层含有钛；当所述 基材为铝合金时，所述薄膜底层含有铝。