[发明专利]水基液体环境用CrSiC复合涂层及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种水基液体环境用CrSiC复合涂层，其特征在于包括硬质相纳米晶CrC与润滑相非晶碳a-C：H/Si的复合结构，其中所述润滑相为基质，硬质相弥散分布于所述基质中，所述CrSiC复合涂层中Cr元素的含量与C元素和Si元素的含量的组合之比为40~50：100，其中，所述Si元素与C元素的含量之比为1~25：100，所述CrSiC复合涂层的硬度为20~30GPa，与基体的结合力为20~50N，在水环境中的摩擦系数最小为0.05，磨损率为10^-16m³/N·m量级。

2.根据权利要求1所述的水基液体环境用CrSiC复合涂层，其特征在于：所述CrSiC复合涂层的厚度为2~10μm。

3.一种应用于水基液体环境的复合涂层结构，其特征在于包括依次形成在基体上的软质Cr过渡层和权利要求1或2所述的水基液体环境用CrSiC复合涂层。

4.根据权利要求3所述的复合涂层结构，其特征在于：所述软质Cr过渡层的厚度为100~500nm。

5.根据权利要求3所述的复合涂层结构，其特征在于：所述软质Cr过渡层的硬度为4~10GPa。

6.如权利要求1或2所述的水基液体环境用CrSiC复合涂层的制备方法，其特征在于包括：采用多弧离子镀技术，以CrSi合金为靶材，保护性气体为工作气体，C₂H₂为反应气体，对基体施加负偏压，对CrSi合金靶施加靶电流，在基体表面沉积形成CrSiC复合涂层，所述CrSi合金靶中Si原子的含量为1~20at%，施加于所述CrSi合金靶的电流为50～70A，施加于所述基体的负偏压为-50～-300V，所述保护性气体的流量为300～400sccm，气压为0.7～1.5Pa，所述C₂H₂的流量为50～200sccm，C₂H₂分压为0.1～0.4Pa。

7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述CrSi合金靶中Si与Cr的原子比为1~25at%：1。

8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述CrSi合金靶的数量大于等于2且小于等于8。

9.根据权利要求8所述的制备方法，其特征在于：所述CrSi合金靶以基体为中心对称分布。

10.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述CrSi合金靶的纯度在99.5%以上。

11.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述保护性气体为Ar。

12.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述保护性气体和C₂H₂的纯度均在99.9%以上。

13.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于：所述基体选自不锈钢基体和/或钛合金基体。

14.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于包括：在沉积CrSiC复合涂层之前，先将多弧离子镀设备的腔体抽真空至3×10^-3Pa～5×10^-3Pa。

15.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于包括：在沉积CrSiC复合涂层之前，先对基体表面进行清洗处理。

16.根据权利要求15所述的制备方法，其特征在于包括：所述清洗处理包括超声清洗和/或多弧离子镀反溅射清洗。