[发明专利]一种中熵合金涂层的强化方法

说明书

本发明公开了一种中熵合金涂层的强化方法，包括如下步骤：将需要涂层的构件表面进行处理；将中熵合金靶以及Al靶分别安装在真空磁控溅射镀膜机的两个直流靶位置，将构件作为基体固定于样品台上，当溅射室内真空度达到预定值后，通入氩气，进行预溅射；调节溅射室内的气压，设定溅射功率，进行共溅射涂层；将涂层后的构件加热至1200℃后保温，然后进行淬火处理；再将构件加热至600℃后保温，随炉冷却，实现对中熵合金涂层的强化。本发明通过磁控溅射将中熵合金及Al靶共溅射至构件表面，通过控制Al靶的溅射功率在保证涂层原有固溶体的基础上形成适量的金属间化合物，并通过固溶处理和时效处理对中熵合金涂层进行有效的强化。

技术领域

本发明涉及表面涂层技术领域，特别涉及一种中熵合金涂层的强化方法。

背景技术

中熵合金是近年来发展的一种新型金属材料，由三种主元合金组成，具有单一的固溶体相。相对于传统金属材料，中熵合金材料具有良好的强度、硬度及耐磨损性能，媲美甚至优于多数高熵合金和多相合金。在表面处理方面，中熵合金作为涂层材料，可以改善构件的可靠性，可作为一种推广使用的硬质涂层材料。

磁控溅射是一种物理气相沉积技术，不仅可以进行大面积涂层，而且具有一些其他优点如：制得的涂层表面均匀，涂层与基体的结合力好，同时涂层的质量可以通过控制磁控溅射参数进一步调控，从而对涂层中的元素含量予以有效的控制。

现有的中熵合金涂层的力学性能在一些特定的使用条件下，仍不能满足使用要求，因此需要对中熵合金涂层的力学性能进一步提升。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种中熵合金涂层的强化方法，通过磁控溅射将中熵合金及Al靶共溅射至构件表面，通过控制Al靶的溅射功率在保证涂层原有固溶体的基础上，形成适量的金属间化合物，并通过固溶处理和时效处理对中熵合金涂层进行有效的强化。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种中熵合金涂层的强化方法，包括如下步骤：

(1)构件处理

将需要涂层的构件表面依次经打磨、抛光、清洗、烘干，备用；

(2)靶材预处理

将中熵合金靶以及Al靶分别安装在真空磁控溅射镀膜机的两个直流靶位置；将步骤(1)处理后的构件作为基体固定于样品台上，关闭溅射室，先进行低真空的抽取，当溅射室的腔内气压达到4Pa以下时，再启动分子泵进行高真空的抽取；当溅射室内真空度达到预定值后，通入氩气，进行预溅射，以去除靶材表面的污染物；

(3)共溅射涂层

调节溅射室内的气压，设定中熵合金靶以及Al靶的溅射功率，进行共溅射涂层；溅射完成后，将构件随炉冷却至室温后取出；

(4)固溶处理

将涂层后的构件通过真空感应炉加热至1200℃后保温2h，然后进行淬火处理，使中熵合金涂层添加Al元素后所产生的过剩相溶解到固溶体中；

(5)时效处理

将步骤(4)所处理的构件通过真空感应炉加热至600℃后保温2～8h，随炉冷却，以析出铝基金属间化合物，实现对中熵合金涂层的强化。

进一步的，所述构件选自钢制材料、铸铁类材料或其他有色金属类材料。

进一步的，所述步骤(1)的清洗过程采用超声波依次进行无水乙醇清洗和等离子水清洗。

进一步的，所述中熵合金靶选自CoCrNi合金靶、FeCoNi合金靶、CrFeNi合金靶、CrNiTi合金靶中的一种；所述Al靶的纯度大于99.9％。