[发明专利]一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层及其制法和应用

权利要求书

1.一种WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其特征在于，该WC-Ni-DLC纳米复合涂层包括的成分及各个成分的原子百分比为：W：35～40at％，Ni：4～6at％，C：35～40at％，DLC：14～26at％。

2.根据权利要求1所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其特征在于，所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层，厚度可达30～60微米。

3.根据权利要求1所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其特征在于，所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层，硬度为22～26GPa，在室温～500℃范围内的摩擦系数为0.11～0.25；所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层中WC相的晶粒尺寸为50～150nm，金属Ni相的晶粒尺寸为10～50nm，DLC呈颗粒状分布于Ni相和WC相中间，DLC颗粒的尺寸为20～50nm。

4.根据权利要求1所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层，其特征在于，所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层与基膜结合性能好，在WC-Ni-DLC纳米复合涂层30～60微米厚度时，发生剥落或开裂的临界载荷大于60N。

5.权利要求1～4任意一项所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，其特征在于，采用阴极电弧离子镀和阳极层离子源技术相结合制得；

在制备过程中，真空室的温度为460～470℃，开始镀膜，以WNi合金为阴极电弧离子镀靶材，所述的WNi合金采用合金成分及各个成分的原子百分含量为：W：88～92at％，Ni：8～12at％；

阴极电弧离子镀的靶材的电流为70～80A；

阳极层离子源的功率为1.5～2.5KW，电压为800～1000V。

6.根据权利要求5所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，包括以下步骤：

S1：准备

以WNi合金为阴极电弧离子镀靶材，阴极电弧离子镀靶材的靶面和阳极层离子源靶材的靶面法向线重合，阴极电弧离子镀靶材的靶面和阳极层离子源靶材的靶面之间的间距为450～500mm；

WNi合金采用合金成分及各个成分的原子百分含量为：W：88～92at％，Ni：8～12at％；

将阴极电弧离子镀靶材和阳极层离子源靶材设置在真空室中，且靶面法向线和真空室中心线在同一平面内切垂直；

将镀膜基材样品设置在真空室中的试样架中；

当真空室压强≤6×10^-3Pa时，开始加热，当真空室压强小于2×10^-3Pa，真空室温度保持在460～470℃，开始镀膜；

S2：镀膜

向真空室内通入Ar，使得真空室压强为0.1～0.2Pa，镀膜基材样品公转，开启阳极层离子源，设置功率为3.5～4KW，电压为1200～1500V，时间为10～20min；调整阳极层离子源的功率为1.5～2.5KW，电压为800～1000V，持续通入Ar，开启偏压电源，负偏压值范围为400～600V；

开启阴极电弧离子镀电源，调节阴极电弧离子镀靶材的电流至70～80A，沉积得到WNi合金层，所沉积的WNi合金层厚度1～2微米，时间5～10min；

S3：通入乙炔反应

向真空室内通入乙炔，至真空室内总压强为0.5～0.6Pa，沉积150～300min，得到沉积在镀膜基材样品上的WC-Ni-DLC纳米复合涂层。

7.根据权利要求6所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的S1中，阴极电弧离子镀的靶材的靶面直径为100mm；阳极层离子源的靶面直径为150mm。

8.根据权利要求6所述的WC-Ni-DLC纳米复合涂层的制备方法，其特征在于，所述的S2中，镀膜基材样品公转的速率为10～15r/min，自转速率为30～40r/min。