[发明专利]基材上生长AlMgB14膜层的方法及采用该方法制得的制品

说明书

技术领域

本发明涉及原子层沉积加工领域，特别涉及采用原子层沉积方式在基材表面生成AlMgB₁₄膜层的方法及用该方法制得的制品。

背景技术

在现有技术中，在制造轴承、齿轮、铸造件等表面易磨损的金属材料时，为提高部件耐磨性，延长使用寿命，提高工作效率，通常采用在制品表面涂镀保护层的方法来提高材料表面的硬度、降低材料的摩擦系数。目前，广泛采用的方法主要有热喷涂法和气相沉积法(例如物理气相沉积法PVD法、化学气相沉积法CVD法、等离子体化学气相沉积PECVD法)，采用以上方法为制品或材料生成保护膜层时，由于基体材料形状凹凸不一，例如在球形产品表面喷涂时，基体材料表面喷涂不均匀，因此采用目前的工艺生成的膜层随形性差、厚度均匀性差。再有，现有技术中，高硬度材料、高耐磨性、低摩擦系数的材料价格昂贵，使得民有产品只能降低对硬度、摩擦系数的要求，使得产品的硬度差、摩擦系数高、耐摩性差、易损坏，寿命低。

发明内容

本发明的目的是，针对现有技术在基材表面生成保护膜时膜层均匀性差、随形性低的不足提供一种在基材表面生成保护膜的方法；

本发明进一步的目的是针对现有技术制品摩擦系数高、耐磨性差、硬度低的不足，提供一种高硬度、低摩擦系数的制品。

本发明的目的是通过下述技术方案实现的：

一种基材上生长AlMgB₁₄膜层的方法，采用原子层沉积的方法在制品的所需表面生长AlMgB₁₄膜层，采用Al的前驱体、Mg的前驱体、B 的前驱体三种前驱体交替反应，每种前驱体反应完成后通入H的等离子体进行还原反应，得到含有纯的Al层、Mg层和B层的AlMgB₁₄膜层；

Al的前驱体为三甲基铝Al(CH₃)₃、三异丁基铝、三甲基酰胺基铝的一种或两种及两种以上的混合物；Mg的前驱体为二戊镁、乙基二戊镁中的一种或二者的混合物；B的前驱体为有机化物或有机氢化物中的一种或两种；

B的前驱体为三甲基硼，B₂H₆、B₂H₁₀中的一种或两种或两种以上的混合物；

在真空下、温度为室温到1000℃，下生长AlMgB₁₄膜层，真空度可为10^-6-10^-8mbar；

温度是100℃-500℃；

AlMgB₁₄膜层中Al、Mg含量为1:0.8-1.2，B的含量大于等于Al、Mg的含量和；

B含量80%-96%；Al含量2%-10%；Mg含量2%-10%；

B含量为90%。Al含量为5%、Mg含量为5%；

在耐高温基体材料上以ALD的方式生长膜层后进行快速高温退火；

所述快速高温退火工艺为：在氩气和氮气环境中以每秒不超过1000℃的速度快速升温到600-1000℃，保温时间不超过30分钟，一般为30秒到几分钟，而后在加热区外自然冷却到常温；

具有AlMgB₁₄膜层的制品，所述制品为非塑性金属或非金属材料，所述AlMgB₁₄膜层生长在所述制品的至少工作表面，采用前述所述各项之一所述的基材上生长AlMgB₁₄膜层的方法在制品的至少工作表面生长AlMgB₁₄膜层；

所述制品为传动件、滑动件、滚动件、支撑件、切削件、磨削件、容器、纺织品、玻璃或玻璃制品中的一种。

一种滚动连接件，包括球体及球体的支撑件，在球体的外表面和/或球体支撑件的至少支撑表面ALD的方法设置有AlMgB₁₄膜层，所述AlMgB₁₄膜层中各组份含量采用权利要求5-7的方法中所述的含量。

一种球体，在球体的外表面通过ALD的方法设置有AlMgB₁₄膜层，所述AlMgB₁₄膜层中各组份含量采用前述的方法中所述的含量。

一种滚动件的支撑件，设置有滚动件的支撑表面，在支撑件的至少支撑表面通过ALD的方法设置有AlMgB₁₄膜层，所述AlMgB₁₄膜层中各组份含量采用前述的方法中所述的含量，所述滚动件为滚珠，支撑件为轴承内圈或所述滚动件为万向联轴器的球体，所述支撑件为万向联轴器的球体。