[发明专利]一种防生物污损TiSiN-Cu/Ag复合涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种防生物污损TiSiN‑Cu/Ag复合涂层及其制备方法。具体地，本发明提供一种TiSiN‑Cu/Ag复合涂层，所述的复合涂层包括：氮化硅钛(TiSiN)，和作为掺杂材料的铜/银(Cu/Ag)；其中所述复合涂层中Cu/Ag的原子分数为0.5‑30at.％，且Cu/Ag镶嵌于TiSiN中的非晶Si₃N₄和纳米晶TiN结构中。本发明还提供了所述复合涂层的制备方法及其应用。所述的复合涂层具有高强度、耐磨性、优异防生物污损性能，在海洋关键零部件防生物污损领域具有潜在的应用前景。

技术领域

本发明涉及材料领域，具体地，本发明涉及一种防生物污损TiSiN-Cu/Ag复合涂层及其制备方法。

背景技术

舰船和海工装备的生物污损是制约海洋工业发展的重要因素。淤泥、海藻和一些海洋生物附着于船体，降低了船舶的抗摩擦性能，影响船舶航行速度，增加了船舶的燃料消耗。同时静电结构中的污垢会减小设备稳定性，从而危及航行安全。

因此，本领域亟需开发一种具有高强度、耐磨性、优异防生物污损的功能涂层。

发明内容

本发明的实验目的在于提供一种具有高强度、耐磨性、优异防生物污损性能，能够在海洋关键零部件防生物污损的TiSiN-Cu/Ag复合涂层及其制备方法。

本发明的第一方面，提供了一种TiSiN-Cu/Ag复合涂层，所述的复合涂层包括：

氮化硅钛(TiSiN)，和作为掺杂材料的铜/银(Cu/Ag)；

其中所述复合涂层中Cu/Ag的原子分数为0.5-30at.％，且Cu/Ag镶嵌于TiSiN中的非晶Si₃N₄和纳米晶TiN结构中。

在另一优选例中，所述复合涂层中Cu/Ag的原子分数为0.5-13at.％，更优选为4-10at.％。

在另一优选例中，所述的复合涂层的厚度为1.5-5.2μm，优选为1.5-3.84μm，更优选为1.5-2.0μm。

在另一优选例中，所述的复合涂层的表面粗糙度为50-280nm，优选为50-120nm，更优选为50-100nm。

在另一优选例中，所述的复合涂层的硬度为5-35GPa，优选为25-35GPa。

在另一优选例中，所述的复合涂层的弹性模量为15-50GPa，优选为35-50GPa，更优选为40-50GPa。

在另一优选例中，所述的复合涂层中，Ti元素的原子分数为20-40at％，优选为30-40at％。

在另一优选例中，所述的复合涂层中，Si元素的原子分数为2.5-4.5at％，优选为4.0-4.5at％。

在另一优选例中，所述的复合涂层中，N元素的原子分数为35-50at％，优选为40-50at％。

在另一优选例中，所述的复合涂层是通过离子镀或磁控溅射法制备的。

本发明第二方面，提供了一种本发明所述复合涂层的制备方法，包括步骤：

(i)提供一待镀基材；

(ii)提供一钛硅合金靶和铜钯/银靶；

(iii)在氮气气氛下，采用用双靶共溅射法，同时溅射钛硅合金靶和铜钯/银靶，在所述基材上沉积形成复合涂层。

在另一优选例中，在步骤(ii)中，所述的钛硅合金靶中Ti和Si的原子分数之比为8-100：0.01-20。

在另一优选例中，在步骤(ii)中，所述的铜钯或银钯的纯度为≥99at.％。