一种TC4合金表面耐磨CrZrN固溶陶瓷涂层及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种TC4合金表面耐磨CrZrN固溶陶瓷涂层及其制备方法，属于TC4合金表面处理领域，该涂层为TC4合金表面采用双辉等离子表面冶金技术制备CrZrN陶瓷涂层，所述涂层包括沉积层与扩散层，扩散层中Cr、Zr、N、Ti含量呈梯度变化，缓解了成分突变及性质差异引起的涂层失效；本发明专利技术制得的CrZrN陶瓷涂层与CrN二元涂层相比，优势在于实现了固溶强化，细化了晶粒且涂层与基体之间实现了冶金结合，能有效提高TC4合金基体的服役寿命，可应用于航空工业、船舶工业等领域的耐磨损零部件防护。船舶工业等领域的耐磨损零部件防护。船舶工业等领域的耐磨损零部件防护。

【技术实现步骤摘要】
一种TC4合金表面耐磨CrZrN固溶陶瓷涂层及其制备方法


[0001]本专利技术属于TC4合金表面处理领域，具体涉及一种TC4合金表面耐磨CrZrN固溶陶瓷涂层及其制备方法。

技术介绍

[0002]我国海洋战略向新的深度和广度推进，对开发海洋工程的关键海工装备需求日益迫切。海工装备多为金属材料，承受载荷的运动部件在复杂的海洋环境中易发生磨损破坏失效。TC4合金因密度小、比强度高、耐蚀性好等优点广泛应用于海洋工程，被誉为“海洋金属”。但TC4表面硬度较低，摩擦系数高、在对磨过程中容易发生粘着磨损，进而严重制约了其使用范围和服役寿命。在各类应对策略中，涂层技术作为改善合金表面硬度、耐磨损性能最直接有效且经济可行的方式，已经被广泛应用于钛合金表面改性。过渡金属氮化物具有高强度、高硬度以及良好的耐磨性，是常用的耐磨涂层材料，而具有优异耐腐蚀性的CrN涂层被认为是船舶长期使用的机械组件的潜在防护材料，但CrN涂层在沉积过程中存在针孔、气孔和柱状结构等，会加速溶液侵蚀，降低涂层的性能。

技术实现思路

[0003]本专利技术提供了一种TC4合本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种TC4合金表面耐磨CrZrN固溶陶瓷涂层，其特征在于，所述涂层为沉积在基体TC4合金表面的CrZrN梯度涂层，所述CrZrN涂层包括靠近基体侧的扩散层和最外层的CrZrN沉积层；所述扩散层中Cr、Zr、N元素自涂层向基体内部扩散，Ti元素自基体向涂层扩散；所述沉积层中形成CrN、ZrN、Zr7Cr3N
10
、Zr3Cr7N
10 固溶体。2.根据权利要求1所述的TC4合金表面耐磨CrZrN固溶陶瓷涂层，其特征在于，所述扩散层厚度为1μm。3.根据权利要求1或2所述的TC4合金表面耐磨CrZrN固溶陶瓷涂层，其特征在于，所述沉积层厚度为6μm。4.权利要求1
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3任一项所述TC4合金表面耐磨CrZrN固溶陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将TC4合金基体、靶材、反应室处理后，将基体和靶材放置于反应室中，以Cr、Zr栅极靶为源电极，TC4合金为工件极；步骤2：对反应室进行气体清洗排除气体杂质后，对工件和靶材分别进行30分钟和10分钟的Ar离子轰击，起到清洗和预热作用；步骤3：调节TC4合金基体与靶材的间距为15
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16mm，炉腔内压强30
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35 Pa，源极电压800
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1000V，工件电压400
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500V，溅射3h后通入N2，再溅射4h后制得CrZrN固溶陶瓷涂层；步骤4：结束后，缓慢降低源极电压及工件极电压，降至300V，关闭N2，持续通入Ar2保温半小时后将两个电压直接调到0，关闭电源。5.根据权利要求4所述的TC4合金表...

【专利技术属性】
技术研发人员：缪强，吴宇婷，梁文萍，赵慧，刘睿翔，臧恺，李静丽，徐健晏，姚巍，张猛，闫荣学，董美静，
申请(专利权)人：南京航空航天大学，
类型：发明
国别省市：