[发明专利]一种防腐耐磨的多组元硬质复合涂层的制备方法

权利要求书

1.一种防腐耐磨多组元硬质复合涂层的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

一、基体的前处理：将基体线切割取样后，经过多道金相砂纸打磨后，在NaOH碱溶液中超声清洗除油污，然后用去离子水冲洗并抛光，将抛光后的基体分别在无水乙醇和去离子水中超声清洗；

二、镀层前准备：将步骤一清洗后的基体在N₂气流下冷风吹干放入真空室内，检查气密性，开启机械泵和分子泵抽真空，待真空室内真空度低于1×10^-3Pa，通入氩气并调节真空室内气压，开启直流电源及偏压电源，溅射清洗并刻蚀基体，提高涂层与基体的结合强度，然后采用直流电流加偏压电源对两组合金靶材进行预溅射，溅射时将基体用挡板遮住；

三、氮化层的制备：采用离子注入技术，在高功率脉冲电流和偏压电源下以高纯氮气为注入气体进行N离子注入，制备具有一定硬度的注入层，进一步提高涂层的附着强度；

步骤三中偏压电源为-10V～-150V，脉冲电流为10～200A，脉冲电压为5～50KV，脉冲频率为5～300KHz，氮气流量为5～50sccm，注入时间3～30min，氮化层厚度0.1～1.0μm；

四、制备ZrAl层：通入氩气，采用直流电流加偏压电源溅射ZrAl合金靶，制备ZrAl层；

五、制备ZrAlN层：在氩气和氮气的混合气氛下，采用直流电流加偏压电源溅射ZrAl合金靶，制备ZrAlN层；

六、制备TiSiAlZrN层：在氩气和氮气的混合气氛下，采用高功率脉冲加直流加偏压电源溅射TiSi合金靶和AlZr合金靶，制备TiSiAlZrN层；

七、制备TiSiAlZrCN层：通入乙炔活性气体，在氩气、氮气和乙炔的混合气氛下，采用高功率脉冲加偏压电源溅射TiSi合金靶和AlZr合金靶，制备TiSiAlZrCN层；

步骤七中基体偏压电源为-10V～-150V，脉冲电流10～200A，脉冲电压5～50KV，脉冲频率5～300KHz，基体与靶材距离50～120cm，氩气流量为10～100sccm，氮气流量1～30sccm，乙炔流量1～20sccm，工作气压0.5～2.0Pa，TiSiZrAlCN层的厚度为0.2～2.0μm，沉积时间5～60min，ZrAl合金靶中Al原子百分比为5～95％，TiSi合金靶中Si原子百分比为5～95％。

2.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨的多组元硬质复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述的基体为镁合金、钛合金或高速钢。

3.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨的多组元硬质复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤一在NaOH、无水乙醇和去离子水中各超声清洗5～40min。

4.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨的多组元硬质复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中使用氩气对基体进行离子刻蚀清洗，离子刻蚀清洗的真空室气压为0.3Pa～2Pa，基体偏压电源为-100V～-1500V，直流电流0.3～1.5A，氩气流量为10～100sccm，氩气离子刻蚀清洗5min～60min。

5.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨的多组元硬质复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中靶材预溅射参数为：直流电流为0.3～1.5A，基体偏压电源为-100～-1500V，工作气压0.3～2Pa，氩气流量为10～100sccm，预溅射时间5～60min。

6.根据权利要求1所述的一种防腐耐磨的多组元硬质复合涂层的制备方法，其特征在于，步骤四中直流电流为0.3～1.5A，基体偏压电源-10～-150V，基体与靶材距离50～120cm，氩气流量为10～100sccm，工作气压0.3～1.5Pa，ZrAl层的厚度为0.1～1.0μm，沉积时间3～30min，ZrAl合金靶中Al原子百分比为5～95％。