[发明专利]一种不锈钢上铬合金层的制备方法

权利要求书

1.一种不锈钢上铬合金层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

靶材、金属基体表面清理：对铬靶材、不锈钢基体进行表面清理，将清理后的铬靶材、不锈钢基体置于炉内；

排除空气、通入保护气：排除炉体内的空气后，向炉内通入不与铬靶材、不锈钢基体发生反应的惰性气体至炉内气压达到设定值；

预轰击清理和活化处理：分别对铬靶材、不锈钢基体施加电压，清理表面的吸附杂质和氧化层；

基体加热、元素扩散、高温溅射沉积和低温溅射沉积：先提高不锈钢基体的电压及电流，使基体温度上升至预定温度实现表面活化，再逐步降低基体电压，通过双辉光空心阴极放电，逐步增加铬靶材的电压以提高靶材电流密度和合金元素的溅射量；

被溅射的铬元素沉积在活化的基体表面并通过热扩散过程进入基体内部形成铬扩散层，然后通过电压调节靶材与基体的温度，在高温下提高铬合金元素的沉积效率，扩大合金层厚度，最后降低温度提高合金层表面致密性；

冷却和出炉：在降温冷却过程中，首先降低靶材和基体电压，保证温度缓慢降至600℃，待残余应力释放后关闭靶材和基体电压，再关闭保护气气源，停止抽真空，产品冷却至室温后取出。

2.根据权利要求1所述的一种不锈钢上铬合金层的制备方法，其特征在于：所述步骤1中铬靶材、不锈钢基体表面清理分别用乙醇擦拭、丙酮超声清洗，清理去除铬靶材、不锈钢基体表面的油污、颗粒杂质和氧化层。

3.根据权利要求1所述的一种不锈钢上铬合金层的制备方法，其特征在于：所述铬靶材、不锈钢基体之间的间距保持在5-50mm之间。

4.根据权利要求1所述的一种不锈钢上铬合金层的制备方法，其特征在于：所述步骤3中不锈钢基体表面活化阶段电压保持在200～500V，炉内气压为10Pa～50Pa，铬靶材活化溅射电压在200～600V，炉内气压为10Pa～60Pa，预轰击处理时间为10～30min。

5.根据权利要求1所述的一种不锈钢上铬合金层的制备方法，其特征在于：所述步骤4中基体加热、元素扩散、高温溅射沉积和低温溅射沉积的炉内气压为10Pa～100Pa。

6.根据权利要求1所述的一种不锈钢上铬合金层的制备方法，其特征在于：所述步骤4中先提高不锈钢基体的电压至300～600V、铬靶材电压不变，使基体温度达到500～800℃并保持10min～40min，然后将靶材电压提升至600～1000V，与此同时基体电压降低至200～500V，温度保持在600～1000℃，高温沉积阶段持续1～6小时，最后再将铬靶材电压降至400～800V，基体电压基本不变，使温度下降至400～700℃，低温沉积阶段持续1～6小时。

7.根据权利要求1所述的一种不锈钢上铬合金层的制备方法，其特征在于：所述步骤5中，在降温冷却过程中，首先以5V～50V/min的速度降低靶材和基体电压，在降至温度为400～700℃后，关闭电源和气源，停止抽真空，产品随炉冷却至室温后取出。

8.根据权利要求1-7中所述的一种不锈钢上铬合金层的制备方法制备出的铬合金层厚度为50～200μm。

9.根据权利要求1-7中所述的一种不锈钢上铬合金层的制备方法可得到不锈钢上高厚度、扩散均匀、与不锈钢基体之间有明显扩散层的铬合金层。