耐磨涂层的制作方法

非晶态金属(amorphous metal)具有可用于多种应用中的稳健的化学、机械和热性质。与通常在结构上是结晶的大多数金属不同，非晶态金属是非结晶的，使得它们保持高导电性，同时仍然是化学、机械和热稳健的。

附图简要说明

附图示出了本文中所述的原理的各种实例，并且是说明书的一部分。所示实例仅为了举例说明而给出，并不限制权利要求的范围。

图1是包含根据本文中所述的原理的一个实例的非晶态金属的印刷头的框图。

在整个附图中，相同的附图标记表示相似但不一定相同的元件。

具体实施方式

由于例如高耐久性，非晶态金属可用于多种环境中。在一个实例中，非晶态金属可用于经历气蚀(cavitation)力的环境中。一个这样的实例是在热喷墨印刷机中。热喷墨印刷机包括多个腔室，其中保持一定量的流体如墨水。所述腔室连接到喷嘴孔道和喷嘴孔口。热电阻器位于所述腔室中。在电流施加到电阻器时，所述电阻器升温并继而加热所述腔室中的流体。在加热所述腔室中的流体时，气泡形成推动一定量流体通过所述喷嘴孔道并流出喷嘴孔口。然而，所述气泡留下以气蚀。气泡的气蚀可以造成对腔室壁的表面的损坏。所述腔室通常由结晶形式的金属制成。结晶结构导致晶界和相对粗糙的表面。此外，在热量施加到这些金属上时，所述金属的性质可能改变，经时造成腔室和印刷头的劣化和破坏。

具有抗气蚀性的不同金属合金通常不能被机械加工。为了更好形成经受机械磨损的用于机器的金属，可以使用更容易机械加工的合金。然而，这导致使用更易于气蚀或磨损损坏的金属。已经提出了不同的涂层，包括消散到达所用金属表面的能量的弹性体。然而，这些涂层不增加下层的抗气蚀性。此外，这些金属仅与有限数量的环境相容。不同的硬面材料，如TiN可用于防止损坏，但这些类型的材料可能是脆性的，导致在某些条件下在某些基材上开裂。

本说明书因此描述了包含非晶态金属、至少两种选自第4、5、6、9和10周期的元素和准金属的耐磨涂层，所述非晶态金属包含至少一种难熔金属。在一个实例中，非晶态金属为TaWSi。

本说明书还描述了包含至少一种难熔金属、至少两种选自第4、5、6、9和10周期的元素和准金属的非晶态金属。在一个实例中，非晶态金属包含钽(Ta)、钨(W)和硅(Si)。

本说明书还描述了包含至少一种难熔金属，至少两种选自第4、5、6、9和10周期的元素，和硅的涂层。在一个实例中，难熔金属包括铌、钼、钽、钨、铼或其组合。

如本说明书和所附权利要求中所用的，“难熔金属”意在被理解为铌、钼、钽、钨、钛、铼、钒、铬、锆、铪、钌、铑、锇和铱。

此外，如本说明书和所述权利要求中所用的，术语“多个”或类似的语言意在被广义地理解为包括1至无穷大的任何正数；零不是一个数字，而是缺少一个数字。

在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以提供对于本发明系统和方法的全面理解。然而，对于本领域技术人员明显的是，本发明的装置、系统和方法可以在没有这些具体细节的情况下实施。在说明书中提及“实例”或类似的语言是指，如描述包括结合该实例所述的特定特征、结构或特性，但是可以不包括在其它实例中。

现在转向附图，图1示出了包含根据本文中所述的原理的一个实例的非晶态金属的印刷头的框图。印刷头(100)包括喷射腔室(105)，其中经由流体供应管线(110)供应一定量的流体。印刷头(100)还包括将所述喷射腔室(105)连接到喷嘴(120)的喷嘴孔道(115)。再进一步，所述喷射腔室(105)包括热电阻器(125)。热喷墨印刷机与电源连通。在电流通过电阻器(125)时，所述电阻器升温并在保持在所述腔室(105)中的流体中产生气泡。气泡在所述腔室(105)中产生压力，所述压力迫使流体流出腔室(105)并流入喷嘴孔道(115)。

根据本说明书的一方面，腔室(105)覆盖有耐磨涂层(130)。所述耐磨涂层(130)包含非晶态金属。在一个实例中，非晶态金属包含难熔金属和准金属。在另一个实例中，非晶态金属包含两种或三种来自周期表第4、5、6、9和10周期的金属元素，其中添加Si作为准金属组分。在另一个实例中，将痕量的氧并入耐磨涂层(130)中。这可以做到使材料稳定，同时保持非晶态金属的性质。在其它实例中，非晶态金属可以包含Ta、W、Ni、Pt、Mo、Si、O或其组合。在其它实例中，非晶态金属可以包含Ta、W、Ni、Pt、Mo、Si、O、V、Nb、Ti、Zr、Hf、Cr、Co、Pd、Rh、Ir或其组合。在一个实例中，非晶态金属为TaWSi。在一个实例中，所述涂层(130)的厚度可以是0.5微米厚。

尽管图1描述了非晶态金属在喷墨印刷头的喷射腔室(105)中的用涂，本文中描述和要求保护的非晶态金属可以用于经受机械磨损如气蚀磨损的任何表面。在一些实例中，将机械磨损重复多次。由于本文中所述的非晶态金属的性质，包含非晶态金属的耐磨涂层(130)将抵抗这种持续的机械磨损的影响。因此，包含非晶态金属的耐磨涂层(130)可以用在沸腾表面上、化学反应器中、喷气涡轮机、船螺旋桨等。

在一个实例中，可以将耐磨涂层(130)施加到表面上，而没有任何额外处理。在该实例中，在将所述涂层(130)沉积到表面上时可以存在环境沉积条件。本文中所述的耐磨涂层(130)的研究已经证明，所述涂层(130)是极其耐磨的。比较TaWSi非晶态金属与Ta的性能的实验表明，对Ta显著损坏和对非晶态金属基本没有损坏。

说明书和附图描述了耐磨涂层(130)。所述涂层(130)具有无晶界的优点。此外，耐磨涂层(130)具有原子平滑界面。相对高度稳定的非晶态结构改进了薄涂层(130)的机械稳健性，导致优异的耐疲劳性质。这些材料高度期望用于整合到在长时间段内需要一致组件性能的包括机械磨损的恶劣环境中。所述涂层(130)可以将其沉积在各种基材上用于多种耐磨应用中。这些基材可以包括金属、玻璃和塑料材料。

前面的描述已经呈现出举例说明和描述了所述原理的实例。该描述不旨在是穷尽的或将这些原理限制为所公开的任何精确形式。鉴于上述教导。许多修改和变体是可能的。