本发明涉及轻质合金结构部件表面真空镀膜改性，具体涉及一种轻质合金构件表面纳米多层耐蚀涂层及制备方法。
背景技术：
1、轻质合金以其较高的比强度、比刚度、优良的抗震性能、良好的电磁屏蔽能力和切削加工能力等，是航天航空、兵器工业、汽车、3c产业、医疗器械等领域理想的结构材料之一。然而，轻质合金组成元素化学活性高，在潮湿和腐蚀的服役环境中极易发生腐蚀失效。同时，轻质合金的耐受温度均较低(≤200℃)，而传统的pvd表面改性氮化物涂层需较高的反应温度来满足涂层生长的热力学驱动与动力学条件。
2、针对该技术瓶颈问题，近些年发展起来的高功率脉冲磁控溅射技术hipims利用荷能离子轰击和冷凝所传递的能量，使得涂层制备由平衡的基体/涂层加热方式ts/tm→0，转变为非平衡的荷能离子轰击条件下的原子尺度加热方式。但持续荷能离子对涂层生长表面的持续轰击作用，将不可避免的带来高膜层内应力及迅速的基体温升效应。
3、在轻质合金的涂层中，如何应用高功率脉冲磁控溅射技术hipims技术提高涂层性能，进一步实现针对轻质合金结构部件在湿热等腐蚀环境工况下的服役寿命的改善，这是目前尚未解决的问题。
技术实现思路
1、鉴于此，本发明提供了一种轻质合金构件表面纳米多层耐蚀涂层及制备方法，通过在轻质合金结构材料表面沉积具有纳米复合组织结构的多层cr/crn/crsin耐腐蚀涂层，有效改善了该类轻质合金结构部件在湿热等腐蚀环境工况下的服役寿命。
2、为达到上述目的，本发明的技术方案为：一种轻质合金构件表面纳米多层耐蚀涂层，涂层由依次附着在轻质合金基体表面的铬cr过渡层、氮化铬crn性能承载层以及氮化铬硅crsin核心防护功能层。
3、铬cr过渡层为基于同步hipims脉冲偏压下的低温沉积铬cr层。
4、氮化铬crn性能承载层为基于同步hipims脉冲偏压下的低温沉积氮化铬crn层。
5、氮化铬硅crsin核心防护功能层为基于同步hipims脉冲偏压下的低温沉积氮化铬硅crsin层。
6、同步hipims脉冲偏压具体为：采用hipims技术进行沉积的过程中中，采用与溅射阴极hipims放电波形同步的脉冲偏压放电模式，通过建立溅射阴极电源与基体偏压电源间交互通讯，将基体加速偏压脉冲与阴极hipims脉冲放电进行同步匹配性设置。
7、优选地，铬cr过渡层为的沉积温度低于150℃，厚度为200nm～250nm。
8、优选地，氮化铬crn性能承载层的沉积温度低于150℃，厚度为1μm～2μm，成分为：cr的原子百分比为45％～55％，n的原子百分比为45％～55％。
9、优选地，氮化铬硅crsin核心防护功能层的沉积温度低于150℃，厚度为5μm～8μm，成分为：si的原子百分比为5％～10％，cr的原子百分比为45％～50％，n的原子百分比为40％～45％。
10、本发明还提供了一种轻质合金构件表面纳米多层耐蚀涂层制备方法，上述轻质合金构件表面纳米多层耐蚀涂层，通过以下方法制备得到，步骤如下：
11、(一)将轻质合金基体安装在高功率脉冲磁控溅射设备镀膜真空室的工件架上，镀膜真空室内温度加热至100℃～150℃，腔室真空度优于或者等于2×10-3pa；高功率脉冲磁控溅射设备的功率在千瓦量级。
12、(二)镀膜真空室内通入氩ar气，至真空度为1.5×10-2pa～5.0×10-2pa，轻质合金基体(1)上叠加500v～700v的直流偏压，打开阳极层离子源，离子源的工作电压为2000v～2400v，用ar+离子束对基体表面进行刻蚀清洗，时间为30min～45min。
13、(三)镀膜真空室通入氩ar气，将真空度控制在0.2pa～1.0pa之间，轻质合金基体(1)上叠加50v～300v的同步hipims脉冲偏压，设定涂层沉积温度100℃-150℃，打开cr高功率脉冲磁控溅射源，调节cr高功率脉冲磁控溅射源的功率为4kw～10kw，在轻质合金基体上沉积cr过渡层，沉积时间10min～30min。
14、(四)镀膜真空室通入ar气及n2气，ar气流量为300sccm～450sccm，n2气流量为300sccm～450sccm，真空度控制在0.2pa～1.0pa之间，轻质合金基体(1)上叠加50v～300v的同步hipims脉冲偏压，设定涂层沉积温度100℃-150℃，打开cr高功率脉冲磁控溅射源，调节cr高功率脉冲磁控溅射源的功率为4kw～12kw，在cr过渡层(2)上沉积crn性能承载层，沉积时间为1h～2.5h。
15、(五)镀膜真空室通入ar气及n2气，ar气流量为300sccm～450sccm，n2气流量为300sccm～450sccm，将真空室真空度控制在0.2pa～1.0pa之间，基体上叠加200v～500v的同步hipims脉冲偏压，设定涂层沉积温度100℃-150℃，打开crsi高功率脉冲磁控溅射源，其中，si原子百分数为10％，cr原子百分数为90％，调节crsi高功率脉冲磁控溅射源的功率为8kw～12kw，在crn性能承载层上沉积crsin硬质核心层，沉积时间6～12h，至此在轻质合金基体上得到一种纳米复合多层耐蚀涂层。
16、进一步地，同步hipims脉冲偏压具体为：在hipims技术中，采用与溅射阴极hipims放电波形同步的脉冲偏压放电模式，通过建立溅射阴极电源与基体偏压电源间交互通讯，将基体加速偏压脉冲与阴极hipims脉冲放电进行同步匹配性设置。
17、有益效果：
18、1、本发明提供的一种轻质合金构件表面纳米多层耐蚀涂层，是通过在轻质合金结构材料表面沉积具有纳米复合组织结构的多层cr/crn/crsin耐腐蚀涂层，有效改善了该类轻质合金结构部件在湿热等腐蚀环境工况下的服役寿命。本发明主要采用表面化学预清洗、离子源刻蚀清洗增加基体表面洁净度，增强基体表面化学活性；并通过向基体叠加适当同步hipims脉冲负偏压，形成基体表面的cr过渡层，显著提高了膜层与基底之间的附着力；通过过渡层crn调节硬质核心层与基体力学和物理性质过渡，改善涂层附着力和疲劳性能；通过核心防护功能层crsin实现了涂层整体高湿热环境下的耐腐蚀性能。
19、2、本发明提供的一种轻质合金构件表面纳米多层耐蚀涂层制备方法，采用最新的高功率脉冲磁控溅射低温沉积条件下制备高性能cr/crn/crsin纳米复合多层耐蚀防护涂层，相对于采用传统技术制备的单层alcrn涂层，具有硬度高，与基体附着性能好、涂层表面光滑致密，摩擦系数及切削力小的优点。使得沉积有该类型cr/crn/crsin纳米复合多层腐蚀涂层的轻质合金零部件具有十分优异的服役寿命。实验测试表明，该类型cr/crn/crsin纳米复合多层涂层腐蚀电流可达10-10a/cm2量级，沉积有该类型涂层的轻质合金服役寿命显著改善。可以满足轻质合金材料在湿热及酸性腐蚀环境下更为优异的服役性能及寿命需求，有巨大的市场潜力和使用价值。