一种具有高硬度和高减摩性能的纳米涂层及其制备方法与流程

文档序号:12099329阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种具有高硬度和高减摩性能的纳米涂层,其特征在于:在基体上通过多靶磁控溅射的方式交替溅射沉积形成CrAlN纳米层和WS2纳米层,靠近基体的一层为CrAlN纳米层,最外侧的一层为WS2纳米层;所述基体为金属、硬质合金或陶瓷。

2.如权利要求1所述的具有高硬度和高减摩性能的纳米涂层,其特征在于:所述的纳米涂层的总厚度为2.0-4.5μm,每一CrAlN纳米层的厚度为5.0nm,每一WS2纳米层的厚度为0.4-1.2nm。

3.如权利要求2所述的具有高硬度和高减摩性能的纳米涂层,其特征在于:所述WS2纳米层厚度小于0.8nm时,WS2纳米层为面心立方结构。

4.权利要求1所述的具有高硬度和高减摩性能的纳米涂层的制备方法,其特征在于包括如下步骤:

1)一个清洗基体的步骤;将经抛光处理后的基体送入超声波清洗机,依次用丙酮、无水乙醇和去离子水以80-100W分别进行超声波清洗10~20min;将超声波清洗后的基体装进真空室,抽真空到6×10-4Pa后通入Ar气,维持真空度在2-4Pa,用功率为80-100W的射频电源对基体进行离子轰击,进行离子清洗;

2)一个交替溅射CrAlN层和WS2层的步骤;将步骤(1)经离子清洗后的基体置入多靶磁控溅射仪中,在氩、氮混合气氛中,交替停留在CrAl合金靶和WS2靶之前,通过溅射获得由多个CrAlN纳米层和WS2纳米层交替叠加的纳米量级多层涂层,通过调整CrAl靶和WS2靶的功率和沉积时间以控制每一涂层的厚度,最终得具有高硬度和高减摩性能的CrAlN/WS2多层涂层;

上述的溅射过程的控制参工艺数为:

a)所述的CrAl合金靶中,Cr和Al按原子比为1:1,WS2靶的纯度为99.99%;

b)CrAl合金靶和WS2靶的直径均为75mm;

c)所述的氩、氮混合气氛,总气压为0.2Pa-0.6Pa;Ar气流量为20-50sccm,N2气流量为3-15sccm;

d)CrAlN纳米层溅射功率120W,时间16s;

e)WS2纳米层溅射功率80W,时间2-10s;

f)靶基距5-7cm;

g)基体温度为300℃。

5.如权利要求4所述的具有高硬度和高减摩性能的纳米涂层的制备方法,其特征在于:步骤(2)中,所述的多靶磁控溅射仪为中科院沈阳科学仪器研制中心有限公司生产的JGP-450型磁控溅射系统。

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