【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于耐蚀高熵合金多层膜，具体涉及一种高强耐蚀高熵合金多层膜及其制备方法与应用。
技术介绍
1、工程材料需要同时具备高强度和良好的耐腐蚀性能，才能在工况条件下实现长寿命服役。涂层技术的发展降低了工程材料的维护成本，并提升了工程材料即时修复的效率。传统合金的强度和耐腐蚀性能已无法满足某些苛刻环境的服役需求，在一些极端工况条件下材料表面易由于遭受磨损和腐蚀问题而引起服役失效。高熵合金的出现为设计具有优异综合力学与耐腐蚀性能的涂层提出了更多的可能性。高熵合金突破了传统合金的设计桎梏，具有热力学上的高熵效应、动力学上的迟滞扩散效应、结构上的晶格畸变效应和性能上的“鸡尾酒”效应，而具有优异的耐腐蚀性能与综合力学性能。但高熵合金块体由于制备工艺复杂且制备难度较大而存在应用受限的问题，而表面技术可以在不影响基体材料本征特性的同时实现高性能防护高熵合金涂层的制备，从而对较低成本基体材料表面进行高效防护，同时拓宽了高熵合金的应用领域。
2、经检索，如专利号cn115961252a公开了一种耐腐蚀非晶合金多层膜机器制备方法，该耐蚀非晶多层薄膜是由双靶磁控溅射沉积得到的，由cofetab非晶合金中嵌入极薄轻合金mgcuy非晶层构成，具有良好的耐腐蚀性，具体体现为在nacl溶液中自腐蚀电位为-0.5v，自腐蚀电流密度为2.5×10-6a·cm2。但该技术中多层膜的耐腐蚀性能仍有待提升，且得到的多层膜耐磨性较差，无法在高摩擦环境中使用。
3、专利号cn114438489b公开了一种耐磨抗蚀合金涂层的制备方法，该涂层通过激光
4、但在工程应用中，摩擦和腐蚀性服役环境属于常见的工程环境，因此为保证工程材料在上述环境下的使用效果，亟需设计一种高强耐蚀高熵合金多层膜及其制备方法，以制备得到可以在如上环境内使用的高强耐蚀高熵合金多层膜结构，来对工程材料进行保护，从而解决上述现有技术处在的问题。
技术实现思路
1、(一)解决的技术问题
2、针对现有技术的不足，本专利技术提供了一种高强耐蚀高熵合金多层膜及其制备方法与应用，具备耐磨性、耐腐蚀性能、塑性和强度高等优点，解决了现有涂层耐磨性和耐腐蚀性差，无法在高摩擦和腐蚀性的使用环境下使用的问题。
3、(二)技术方案
4、为实现上述制备出耐磨性、耐腐蚀性能、塑性和强度高的高强耐蚀高熵合金多层膜的目的，本专利技术提供如下技术方案：
5、一种高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，本方法基于磁控溅射技术在基体上制备涂层，包括
6、步骤1.对基体进行处理，去除基体表面的杂质，然后将基体固定在样品盘上；
7、步骤2.利用氮气将真空腔体破真空，分别安装样品盘及cr、nbmotacr两个靶材，并将溅射室抽真空；
8、步骤3.打开氩气气阀、氩气充气阀气动开关、薄膜规保护阀，调整闸板阀开度、电阻规工作气压和薄膜规工作气压；
9、步骤4.将靶材分别接通两个直流电源，设置cr靶溅射功率为100～120w，nbmotacr靶溅射功率为140～160w，基体偏压为-70～-90v；
10、步骤5.对基体进行溅射，在基体表面制备高强耐蚀高熵合金多层膜；
11、步骤6.溅射完毕后，关闭薄膜规保护阀，关闭两靶电源和氩气阀，使样品随腔冷却至室温再取出样品。
12、优选的，步骤1所述的基体处理过程包括
13、将基体在丙酮、无水乙醇、去离子水中超声清洗10～20分钟，超声频率为60～90hz，并随后在真空干燥箱中烘干。
14、优选的，步骤2所述的将溅射室抽真空的过程包括利用机械泵将溅射室真空抽至0～10pa的真空度后，打开分子泵，利用分子泵继续将真空度抽至目标真空度5×10-5～5×10-4pa。
15、优选的，步骤3所述的氩气流量为20～30sccm，闸板阀开度为10％～20％，电阻规工作气压为0.3～0.5pa，薄膜规工作气压为1.0～2.0pa。
16、优选的，步骤5所述的在基体表面制备高强耐蚀高熵合金多层膜的过程包括
17、步骤51.设置样品盘自转速率为15～17rpm，保证靶材挡板和样品挡板未打开前提下，将两个靶材各预溅射10～20min，之后先打开cr靶挡板和样品挡板，溅射cr层10～15min，随后关闭cr靶挡板，打开nbmotacr靶挡板，溅射nbmotacr层9～13min；
18、步骤52.共循环溅射3个周期，在基体表面形成高强耐蚀高熵合金多层膜。
19、一种高强耐蚀高熵合金多层膜，所述的高强耐蚀高熵合金多层膜包括若干层cr层和nbmotacr层，cr层与nbmotacr层间隔设置，且底层cr层与基体接触，为打底层，最外层为nbmotacr层；所述cr层与nbmotacr层膜厚比1:1，cr层或nbmotacr的单层厚度120～170nm，总膜厚700～1000nm；
20、所述高强耐蚀高熵合金多层膜基于高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法制备得到。
21、优选的，所述的nbmotacr层包括cr层与nbmotacr层各3层。
22、优选的，所述的高强耐蚀高熵合金多层膜的纳米压入硬度为7～8gpa，弹性模量为140～150gpa，且在3.5wt.％的nacl溶液中具有-0.20～-0.26v的腐蚀电位和1.0～5.0×10-6a·cm-2的腐蚀电流密度。
23、一种高强耐蚀高熵合金多层膜的应用，cr/nbmotacr多层膜不仅与基体具有良好的结合，且兼具强塑性与耐腐蚀性能，在耐磨与防腐等水工海工极端服役工况条件下具有广泛的应用前景，可以实现对钢结构材料表面的有效防护与工程构件的高效长寿命服役，用于在耐磨与防腐水工海工极端服役工况下对钢结构材料表面提供抗磨和抗腐蚀保护。
24、(三)有益效果
25、与现有技术相比，本专利技术提供了一种高强耐蚀高熵合金多层膜及其制备方法与应用，具备以下有益效果：
26、1.本专利技术设计了一种基于磁控溅射技术的高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，本方法通过磁控溅射技术在打磨和抛光后的不锈钢基体上先沉积金属层cr层，再沉积一层nbmotacr高熵合金层，厚度比为1:1，共沉积3个周期、6层；沉积得到的涂层具有致密、均匀、光滑且膜基结合良好的特点，利用磁控溅射技术制备的该多层膜体系能够实现对不锈钢基体的耐磨和耐腐蚀防护；
27、2.本专利技术通过基于磁控溅射技术的高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法制备得到了一种耐磨抗蚀合金涂层，cr层作为打底层以提高涂层与基体之间的结合力，同时有效提升了涂层的整体耐腐蚀性能与塑性；nbmotacr层有效提升了涂层整体的强度与耐腐蚀性；同时涂层的纳米压入硬度为7～8g本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，其特征在于：本方法基于磁控溅射技术在基体上制备涂层，包括
2.如权利要求1所述的一种高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，其特征在于：步骤1所述的基体处理过程包括
3.如权利要求1所述的一种高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，其特征在于：步骤2所述的将溅射室抽真空的过程包括利用机械泵将溅射室真空抽至0～10Pa的真空度后，打开分子泵，利用分子泵继续将真空度抽至目标真空度5×10-5～5×10-4Pa。
4.如权利要求1所述的一种高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，其特征在于：步骤3所述的氩气流量为20～30sccm，闸板阀开度为10％～20％，电阻规工作气压为0.3～0.5Pa，薄膜规工作气压为1.0～2.0Pa。
5.如权利要求1所述的一种高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，其特征在于：步骤5所述的在基体表面制备高强耐蚀高熵合金多层膜的过程包括
6.一种高强耐蚀高熵合金多层膜，其特征在于：所述的高强耐蚀高熵合金多层膜包括若干层Cr层和NbMoTaCr层，Cr层与NbMoTaCr层间隔设置
7.如权利要求6所述的一种高强耐蚀高熵合金多层膜，其特征在于：所述的NbMoTaCr层包括Cr层与NbMoTaCr层各3层。
8.如权利要求6所述的一种高强耐蚀高熵合金多层膜，其特征在于：所述的高强耐蚀高熵合金多层膜的纳米压入硬度为7～8GPa，弹性模量为140～150GPa，且在3.5wt.％的NaCl溶液中具有-0.20～-0.26V的腐蚀电位和1.0～5.0×10-6A·cm-2的腐蚀电流密度。
9.一种高强耐蚀高熵合金多层膜的应用，其特征在于：用于在耐磨与防腐水工海工极端服役工况下对钢结构材料表面提供抗磨和抗腐蚀保护；
...【技术特征摘要】
1.一种高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，其特征在于：本方法基于磁控溅射技术在基体上制备涂层，包括
2.如权利要求1所述的一种高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，其特征在于：步骤1所述的基体处理过程包括
3.如权利要求1所述的一种高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，其特征在于：步骤2所述的将溅射室抽真空的过程包括利用机械泵将溅射室真空抽至0～10pa的真空度后，打开分子泵，利用分子泵继续将真空度抽至目标真空度5×10-5～5×10-4pa。
4.如权利要求1所述的一种高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，其特征在于：步骤3所述的氩气流量为20～30sccm，闸板阀开度为10％～20％，电阻规工作气压为0.3～0.5pa，薄膜规工作气压为1.0～2.0pa。
5.如权利要求1所述的一种高强耐蚀高熵合金多层膜的制备方法，其特征在于：步骤5所述的在基体表面制备高强耐蚀高熵合金多层膜的过程包括
6.一种高强耐蚀高熵合金多层...
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟华，宋宝睿，
申请(专利权)人：河南省科学院化学研究所，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。