[发明专利]一种耐火元素掺杂的耐磨梯度HfMSiCN陶瓷层及其制备方法

权利要求书

1.一种耐火元素掺杂的耐磨梯度HfMSiCN陶瓷层，其特征在于，所述陶瓷层表层为HfMSiCN沉积层，里层为与基体相连的扩散层，所述扩散层与基体之间互扩散；所述扩散层中Hf、M、Si、C、N元素含量由表及里逐渐降低；所述M为耐火掺杂元素。

2.根据权利要求1所述的耐火元素掺杂的耐磨梯度HfMSiCN陶瓷层，其特征在于，所述M为Ta、Zr、Nb或Ti。

3.根据权利要求1所述的耐火元素掺杂的耐磨梯度HfMSiCN陶瓷层，其特征在于，所述沉积层厚度为10-20μm；所述扩散层厚度为3-10μm。

4.一种耐火元素掺杂的耐磨梯度HfMSiCN陶瓷层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：按要求将钛合金基体加工成合适尺寸，打磨抛光至镜面，清洗吹干备用；

步骤2：去除双层辉光等离子炉内和靶材表层杂质和氧化膜，将处理后的靶材和基体放入双层辉光等离子炉，调节靶基距，以基体为阴极，以靶材为源极，Ar作为工作气体，N₂作为反应气体；

步骤3：将双层辉光等离子炉内抽真空后，持续通入氩气进行清洗；

步骤4：调节双层辉光等离子炉体内的气压至25Pa；起辉对双层辉光等离子炉内进行清洗和预热；

步骤5：炉内气压控制在25Pa，源极电压为800-900V，工件电压为400-450V，通入反应氮气，通过变换Hf(M)SiC格栅状靶材中M种类及含量来制备Hf(M)SiCN陶瓷层，保温4-7h；

步骤6：保温结束后，冷却至室温，得到表面制备有Hf(M)SiCN梯度陶瓷层的Ti60合金。

5.根据权利要求4所述的耐火元素掺杂的耐磨梯度HfMSiCN陶瓷层的制备方法，其特征在于，步骤1中使用80-1000目SiC防水砂纸对基体进行打磨，之后放至抛光机上打磨至成镜面。

6.根据权利要求4所述的耐火元素掺杂的耐磨梯度HfMSiCN陶瓷层的制备方法，其特征在于，步骤2中所述靶基距为15-25mm，靶材从左至右按照Hf/Si/M/C等距间隔排列。

7.根据权利要求4或6所述的耐火元素掺杂的耐磨梯度HfMSiCN陶瓷层的制备方法，其特征在于，步骤2中靶材为格栅状高纯Hf、Si、M、C。

8.根据权利要求4所述的耐火元素掺杂的耐磨梯度HfMSiCN陶瓷层的制备方法，其特征在于，步骤4中起辉时调节源级电压至850V，工件电压为420V。

9.根据权利要求4所述的耐火元素掺杂的耐磨梯度HfMSiCN陶瓷层的制备方法，其特征在于，步骤5中调节氩气和氮气的流量比为1：3。