一种强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层及其制备方法，所述涂层包括多层纳米晶金属钽层和多层陶瓷硼化钽层，所述纳米晶金属钽层和所述陶瓷硼化钽层交替设置，不同位置处所述纳米晶金属钽层的厚度和所述陶瓷硼化钽层的厚度不同并形成梯度结构。本发明专利技术采用上述的一种强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层，在磁控溅射方法下通过控制溅射时间调控不同位置处纳米晶金属钽层和陶瓷硼化钽层的占比，实现了在保留传统金属陶瓷复合多层涂层优点的同时克服了其硬度显著下降的缺点，提升了耐磨性。提升了耐磨性。提升了耐磨性。

【技术实现步骤摘要】
一种强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层及其制备方法


[0001]本专利技术涉及多层涂层制备
，特别是涉及一种强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]目前，IVB～VIB族过渡金属原子和轻元素原子(C，N和B)所组成的过渡族金属轻元素化合物受到人们的广泛关注。过渡族金属原子本身具有高的价电子密度产生了高的不可压缩性，结合轻元素原子形成具有强方向性的共价键，使由它们组成的化合物具有优异的力学性能，例如高硬度和高耐磨性。此外，此类化合物还具备高的热力学稳定性、抗氧化性、化学惰性和熔点等特性，且合成原料相对廉价、合成条件不苛刻，是应用于复杂环境下的理想超硬/硬质材料，具有不可替代的重要战略地位。
[0003]然而，一般情况下高硬度通常伴随着脆性，不利于抗裂纹萌生和扩展，从而影响材料的可靠性和使用寿命。因此，开发兼具高硬度和高韧性的陶瓷薄膜材料已经成为结构陶瓷领域的一个主要目标。
[0004]金属/陶瓷复合多层薄膜（涂层），提供了一种将金属的延展性和韧性与陶瓷的硬度和高温强度相结合的策略。由于其具有良本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层，其特征在于：所述涂层包括多层纳米晶金属钽层和多层陶瓷硼化钽层，所述纳米晶金属钽层和所述陶瓷硼化钽层交替设置，不同位置处所述纳米晶金属钽层的厚度和所述陶瓷硼化钽层的厚度不同并形成梯度结构。2.根据权利要求1所述的一种强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层，其特征在于：多层所述纳米晶金属钽层的总厚度和多层所述陶瓷硼化钽层的总厚度的占比为1:1。3.根据权利要求1所述的一种强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层，其特征在于：所述纳米晶金属钽层的厚度沿所述涂层生长方向呈连续梯度减小。4.根据权利要求3所述的一种强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层，其特征在于：所述陶瓷硼化钽层的厚度沿所述涂层生长方向呈连续梯度增加。5.根据权利要求1所述的一种强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层，其特征在于：所述多层纳米晶金属钽层和所述多层陶瓷硼化钽层均为十层。6.根据权利要求1
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5任一项所述的强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层的制备方法，其特征在于：采用磁控共溅射技术制备所述涂层，通过控制溅射时间在不同位置生成不同厚度的纳米晶金属钽层和陶瓷硼化钽层。7.根据权利要求6所述的强韧耐磨的梯度金属陶瓷复合多层涂层的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）准备工作：所用靶材为钽靶和带有铜背板的四硼化钽靶，所用基片为单面抛光单晶硅，抛光面晶面取向为(100)；钽靶和四硼化钽靶安装在水平方向的靶位上，两种靶均连接直流电源；将基片切割成合适大小并先后使用无水乙醇和丙酮超声清洗15min，然后用氮气吹干，安装在样品台上；沉积前确保镀膜室内清洁，所有密封处用酒精无尘布擦拭干净以确保镀膜室密封性，随后用机械泵和分子泵组成的真空系统对镀膜室抽真空，使真空度在6
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4 Pa以下，...

【专利技术属性】
技术研发人员：张侃，张文韬，周陶，文懋，郑伟涛，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：