申请/专利权人：山东大学

申请日：2021-01-28

公开（公告）日：2024-02-27

公开（公告）号：CN114807845B

主分类号：C23C14/06

分类号：C23C14/06;C23C14/35;C23C14/16;C23C14/02

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.02.27#授权;2022.08.16#实质审查的生效;2022.07.29#公开

摘要：本发明涂层材料领域，具体是一种不同氮含量梯度的氮化钛铜涂层，具有耐磨疏水的特点，利用射频磁控溅射技术，分别对纯钛和CuTiN成品靶进行溅射，在高速钢基体表面，沉积纯钛金属过渡层和氮化钛铜涂层。纯钛过渡层有助于增加底材与氮化钛铜涂层的结合力，氮化钛铜中的氮含量从底层到表层逐渐上升，形成氮含量梯度递增的氮化钛铜涂层，梯度递增的氮含量有助于提升涂层的耐磨性能。本发明所述的氮化钛铜涂层，具有高硬度、高附着力、低摩擦系数和独特的疏水性能，且晶粒规则细腻、耐摩擦、耐腐蚀、抗氧化能力强、延展性好，可实现大面积镀膜，可直接应用于疏水耐磨保护涂层的生产，具有良好的生产前景。

主权项：1.一种氮含量梯度递增的氮化钛铜涂层，包括高速钢基体，其特征在于，高速钢基体表面自下而上依次设有纯钛金属过渡层和氮含量梯度递增的氮化钛铜涂层，其中，所述纯钛金属过渡层和氮含量梯度递增的氮化钛铜涂层均采用磁控溅射技术制备，所述磁控溅射方法需磁控溅射镀膜机配合使用，所述磁控溅射镀膜机包括：抽气系统、涂层沉积真空室、加热系统、射频溅射电源、旋转样品架、供气系统，其中，加热系统可以对真空室内温度进行加热控制，所述进气系统包括Ar进气单元和N2进气单元，进气单元由气瓶、输气管、气体流量计组成，主要用于向真空腔室内输送Ar、N2气体；抽气系统包括机械泵、分子泵及其之间的连接管道，其作用是将涂层沉积真空室内的空气抽至外界，尽量低的降低真空腔室内气压；真空室侧壁上对向放置1个Ti靶、1个CuTiN靶和1个线性离子源；涂层沉积时，向真空室内充入Ar，打开离子源，对高速钢底材进行表面等离子体清洗；开启射频电源1，进行过渡层纯Ti沉积；梯度充入N2，开启射频电源沉积氮化钛铜涂层；直至沉积结束关闭所有电源；本制备方法包括以下步骤：1将Ti靶和CuTiN靶装入涂层沉积真空室侧壁靶座上；2真空腔室内充入Ar气至压强为0.1至0.8Pa，开启线性离子源电源，设定电流1.0至2.0A，占空比50％至90％，负偏压设定为600至1000V，对高速钢基体表面去除表面污渍后，放入真空室内支架上；3用机械泵和分子泵将真空室真空度抽至1×10-4Pa至4×10-4Pa；温度加热到200至400℃；4对高速钢基体进行等离子Ar+清洗，清洗时间为8至10min；5沉积金属过渡层Ti：将高速钢基体转至Ti靶前，真空腔室内充入Ar气至压强为0.4至0.8Pa，开启Ti靶射频电源，溅射功率设定为500至1000W，沉积Ti过渡层，溅射时间为10至20min；6沉积梯度递增的氮化钛铜涂层：将高速钢基体转至CuTiN靶前，真空室内充入Ar气至压强为0.4至0.8Pa，开启CuTiN靶射频电源，溅射功率为500至1000W，成品靶材的钛铜元素原子比为Ti:Cu为80:20至95:5，溅射过程中氮气流量初始值从αsccm开始，每间隔T时间后，递增n个sccm，直至增加到βssccm，氮化钛铜涂层的厚度2-5μm，所述α的取值范围在0-3，T的取值范围在10-30min，n的取值范围在1-5，β的取值范围在25-807涂层沉积结束后，关闭电源及加热，待真空室内温度冷却至室温左右时，打开真空室取出样品。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 山东大学 氮含量梯度递增的氮化钛铜涂层

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