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专利号: 2013103310490
申请人: 江西科技师范大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 对金属材料的镀覆;用金属材料对材料的镀覆;表面化学处理;金属材料的扩散处理;真空蒸发法、溅射法、离子注入法或化学气相沉积法的一般镀覆;金属材料腐蚀或积垢的一般抑制〔2〕
更新日期:2023-12-11
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摘要:

权利要求书:

1.钇改性碳氮化铬铝/氮化硅纳米复合涂层,其特征在于所述涂层为三层结构,内层为CrAlY粘结层,厚度为0.1-0.2微米,中间为CrAlYN过渡层,厚度为0.1-0.5微米,外层为纳米晶CrAlYNC植入非晶Si3N4的复合层,厚度为1-10微米;涂层总厚度1.2-11微米。

2.根据权利要求1所述的复合涂层,其特征在于涂层10g载荷下表面硬度达

40-65Gpa,结合强度40-90N,摩擦系数0.2-0.5,抗氧化温度900℃以上。

3.权利要求1所述钇改性碳氮化铬铝/氮化硅纳米复合涂层的沉积方法,其特征在于:采用直流磁控溅射沉积CrAlY粘结层和CrAlYN过渡层,采用直流磁控溅射CrAlY靶和射频磁控溅射Si靶并通入N2和CH4反应共溅沉积CrAlYNC/Si3N4复合层。

4.根据权利要求3所述的沉积方法,其特征在于:磁控溅射铬铝钇靶中Cr的原子百分含量在20-90%,Al的原子百分含量在20-80%,Y的原子百分含量在0.1-4%;CrAlYNC涂层中N的原子百分含量在20-50%,C的原子百分含量在0-30%;Si3N4的摩尔百分含量为2-20%。

5.根据权利要求3所述的沉积方法,其特征在于:CrAlY靶以直流磁控溅射电源供电,

2 2

功率密度为2-30W/cm,Si靶以射频磁控溅射电源供电, 功率密度为1-10W/cm ;沉积过程中工件上施加脉冲负偏压,负偏压频率为20-100kHz,占空比为10-80%,峰值为50V-800V;

引入气体为Ar和N2和CH4,Ar分压0.1-0.6Pa,N2分压0-0.6Pa,CH4分压0-0.3Pa。

6.根据权利要求3所述的沉积方法,其特征在于:取工件经除油、除锈、有机溶液清-3洗和等离子清洗后沉积涂层;本底真空低于6×10 Pa,沉积温度280-450℃;首先沉积粘结层,工件施加脉冲负偏压,频率20-80KHz、峰值300-600V、占空比15-80%,通入Ar,气2

压0.3-0.6Pa,开直流磁控溅射CrAlY靶,功率密度3-10W/cm,时间2-10min;接着沉积2

过渡层,脉冲负偏压峰值调至150-250V,CrAlY靶功率密度10-20W/cm,过渡层沉积时间

5-10min内,Ar分压由0.3-0.6Pa线性降低到0.1-0.3Pa,同时N2分压由0Pa线性提高到

0.1-0.3Pa;最后沉积复合层,保持偏压、Ar和N2分压不变,通入CH4,分压为0.05-0.2Pa,2

CrAlY靶功率密度提高10-25W/cm,同时开启射频磁控溅射纯硅靶,硅靶功率密度为2-10W/2

cm,双靶反应共溅沉积复合层,时间40-240min。