【技术实现步骤摘要】
一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料及其制备方法
本专利技术属于材料学领域领域,尤其涉及一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料及其制备方法。
技术介绍
随着先进制造业的不断发展,对材料的表面性能提出了越来越高的要求,使得材料表面不仅具有较高的硬度、耐磨性,还要求其具有优异的耐高温性能和耐腐蚀性能。通常所见的一元、二元或三元的氮化物涂层已经无法满足许多工业需求,这就不得不使人们对保护涂层提出了更高的性能要求。为了满足这一需求,人们尝试在现有氮化物涂层的基础上添加某些新的元素,制备出多组元的氮化物涂层。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料及其制备方法,以解决现有一元、二元或三元氮化物涂层硬度、磨损性能不佳的问题。本专利技术采用以下技术方案:一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料,由位于基片表面的Cr过渡层、位于该Cr过渡层表面的CrN过渡层、以及位于该CrN过渡层表面的氮化物涂层组成;该氮化物涂层利用射频溅射法由氮气和高熵合金沉积制得,Cr过渡层的厚度为80-150nm,CrN过渡层的厚度为50-100nm,氮化物涂层的厚度为1.5-2.5μm。进一步地,氮化物涂层的厚度为1.71-2.12μm。进一步地,基片为硅片、高速钢或硬质合金三者中的任何一种。进一步地,一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料的制备方法,由如下步骤组成:以铝、硅、钛、铬、铌和钒为配料,采用真空电弧熔炼法制备得到高熵合金铸锭,将高熵合金铸锭依次经过线切割、清洗、打磨和抛光后得到高熵合金靶材;将高熵合金靶材和待处理的基片依次在无水乙醇和丙酮中利用超声波清洗20- ...
【技术保护点】
1.一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料,其特征在于,由位于基片表面的Cr过渡层、位于该Cr过渡层表面的CrN过渡层、以及位于该CrN过渡层表面的氮化物涂层组成;该氮化物涂层利用射频溅射法由氮气和高熵合金沉积制得,所述Cr过渡层的厚度为80‑150nm,所述CrN过渡层的厚度为50‑100nm,所述氮化物涂层的厚度为1.5‑2.5μm。
【技术特征摘要】
1.一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料,其特征在于,由位于基片表面的Cr过渡层、位于该Cr过渡层表面的CrN过渡层、以及位于该CrN过渡层表面的氮化物涂层组成;该氮化物涂层利用射频溅射法由氮气和高熵合金沉积制得,所述Cr过渡层的厚度为80-150nm,所述CrN过渡层的厚度为50-100nm,所述氮化物涂层的厚度为1.5-2.5μm。2.根据权利要求1所述的一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料,其特征在于,所述氮化物涂层的厚度为1.71-2.12μm。3.根据权利要求2所述的一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料,其特征在于,所述基片为硅片、高速钢或硬质合金三者中的任何一种。4.一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料的制备方法,其特征在于,由如下步骤组成:以铝、硅、钛、铬、铌和钒为配料,采用真空电弧熔炼法制备得到高熵合金铸锭,将高熵合金铸锭依次经过线切割、清洗、打磨和抛光后得到高熵合金靶材;将高熵合金靶材和待处理的基片依次在无水乙醇和丙酮中利用超声波清洗20-30min;采用射频电源对空白基片进行20~30min预溅射,功率为100W;将预溅射处理后的基片采用磁控溅射法进行沉积铬过渡层,Cr靶材由直流阴极控制,用直流电源沉积2-3min;采用磁控溅射法对上述制得的基片进行沉积CrN过渡层,Cr靶材由直流阴极控制,并在溅射时通入氮气,用直流电源沉积3-4min;采用射频溅射法,溅射气体采用Ar和N2的混合气体,将清洗后的高熵合金和氮气沉积到上述制得的基片上,制备出具有高熵合金氮化物涂层的高硬度材料。5.根据权利要求4所述的一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料的制备方法,其特征在于,所述射频溅射法中氩气流量为26-30sccm,氮气流量为10-14sccm。6.根据权利要求5所述的一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料的制备方法,其特征在于,所述真空室的炉腔真空度不低于2.0×10-3Pa,靶基距为9cm,沉积气压为0.65Pa,沉积温度为25-300℃,射频电源功率为100-200W,溅射时间为120min。7.根据权利要求4所述的一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料的制备方法,其特征在于,制得的镀层材料的硬度为47.3-70GPa,摩擦系数为0.16-0.20,临界载荷为89N。8.根据权利要求7所述的一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料的制备方法,其特征在于,制得的镀层材料的硬度为47.3-67GPa。9.根据权利要求4所述的一种高熵合金氮化物涂层的高硬度材料的制备方法,其特征在于:靶材制备,选用纯度高于99.9%的铝、硅、钛、铬、铌和钒即Al、Si、Ti、Cr、Nb、V块状及颗粒状金属,以原子等摩尔比配备出原材料,并对原材料依次进行酒精和丙酮的超声波清洗,最后将原材料放入WK-Ⅱ型非自耗真空电弧熔炼炉来制备高熵合金铸锭;将熔炼好的高熵合金铸锭放入电火花线切割机中进行切割,制成直径为60mm,厚度为5mm的高熵合金基片,对其进行抛光处理,并重复上述超声波清洗过程,最终制得高熵合金靶材;清洗高熵合...
【专利技术属性】
技术研发人员:陈建,刘晓鹏,杨巍,苏霖深,徐大鹏,姚小飞,吕煜坤,
申请(专利权)人:西安工业大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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