一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109402590A(43)申请公布日2019.03.01(21)申请号201910017561.5(22)申请日2019.01.09(71)申请人苏州科技大学地址215009江苏省苏州市高新区科锐路1号(72)发明人卢金斌马振武冯杰张明敏王志新马明星殷振(51)Int.Cl.C23C14/35(2006.01)C23C14/16(2006.01)权利要求书1页说明书4页(54)发明名称一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法(57)摘要本发明公开了一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法，首先将Cr、Mn、Fe、Ni-B、Al-Si按比例进行球磨合金化，经加压烧结制成高熵合金靶，然后在钢基体表面进行磁控溅射高熵合金涂层，最后在渗氮炉中进行渗氮，由于高熵合金涂层含有Cr、Al元素，在渗氮过程中能够形成AlN、CrN的耐磨增强相，获得表面耐磨耐蚀的高熵合金涂层，该涂层可用于高速钢等制作的刀具表面，能够提高刀具的耐磨性、耐蚀性。CN109402590ACN109402590A权利要求书1/1页1.一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法，其特征在于，所述的制作方法包括下述工艺步骤：步骤一、对预涂工件表面进行预处理，即用砂轮或砂纸打磨表面进行除锈、除毛刺和飞边，用丙酮清除表面的油污；步骤二、将Cr、Mn、Fe、Ni-B、Al-Si金属粉按一定比例采用球磨混合进行合金化，再采用加压烧结制成高熵合金靶；步骤三、将高熵合金靶置于直流阴极上，关闭真空室，先抽真空并充氩气后进行离子清洗；步骤四、离子清洗完毕后，启动加热器对预涂工件加热进行磁控溅射；步骤五、磁控溅射完毕即得到AlN、CrN增强的AlCrFeMnNi高熵合金涂层。2.根据权利要求1所述的一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法，其特征在于：所述的预涂工件，其材料为高速钢。3.根据权利要求1所述的一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法，其特征在于：所述的Cr、Mn、Fe金属粉，其纯度为99.5~100%，粉末粒径为30-120μm；Ni-B金属粉中B的质量百分比为3~4%，Ni的质量百分比为96~97%；Al-Si金属粉中Si的质量百分比为3~4%，Al的质量百分比为96~97%；Cr、Mn、Fe、Ni-B、Al-Si金属粉的质量比为1~1.1:1.2~1.3:1.2~1.4:1.2~1.4:0.6~0.7。4.根据权利要求1所述的一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法，其特征在于：所述球磨混合是采用钢制球磨罐进行球磨混合，其中的磨球与金属粉质量比为2.7~3.3∶1，密封后打开真空阀抽真空20~30分钟，将球磨罐放入行星式球磨机，转速为260~300r/min，倒向频率32~45Hz，进行球磨混合时间为40~50分钟。5.根据权利要求1所述的一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法，其特征在于：所述的加压烧结，其工艺为：在氩气保护下加压烧结炉中加压200~320MPa，烧结温度范围为860-970℃，保温4~7分钟。6.根据权利要求1所述的一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法，其特征在于：所述的-2-3离子清洗，其工艺为：抽真空至2×10Pa~2×10Pa，通入Ar气调节气体流量计的流量，使气压稳定在2~6Pa，并打开负偏压电源，将负偏压调至400～900V范围，对预涂工件进行离子轰击辉光清洗，清洗时间10~20分钟，同时启动加热器对预涂工件进行加热。7.根据权利要求1所述的一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法，其特征在于：所述的磁控溅射，其工艺为：真空室先通入10~50升/分的氩气和氮气混合气，其中氩气：氮气的流量比为1:2~3，工作气压保持在0.5~1.7Pa，靶间距保持在30~80mm之间，保持工件温度在150～190℃、基体偏压为0.3～0.4kV的电压、0.1～0.75A的电流下进行反应磁控溅射，控制溅射时间4～8分钟。2CN109402590A说明书1/4页一种磁控溅射制备高熵合金涂层的方法技术领域[0001]本发明属于金属材料表面处理领域，特别涉及采用磁控溅射技术制备高熵合金涂层。背景技术[0002]随着高速切削、干式切削等先进切削技术的应用越来越多，对刀具涂层的韧性、硬度、耐磨性等综合性能也提出了更高的要求。高熵合金含有多种主要元素，每种元素含量介于5%-35%之间。因此，高熵合金颠覆了传统合金制备方法。与传统合金相比，高熵合金具有更高的强度、硬度、耐磨性、耐腐蚀等，但是，高熵合金的作用机理及其科学问题尚未得到很好的解释。目前的高熵合金体系主要是通过试验的方法进行调配，还没有形成科学系统的选择合金元素的理论。高熵合金优良的综合性能及价格偏高，因此制备高熵合金涂层的方法是实现高性能涂层的方法之一。采用热喷涂、热喷焊、熔覆等方法在金