[发明专利]一种基于PVD技术的块体金属陶瓷/金属/金属陶瓷双向纳米梯度材料及其制备方法

权利要求书

1.一种基于PVD技术的块体金属陶瓷/金属/金属陶瓷双向纳米梯度材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：将基片设置于PVD设备转架上，控制靶材工作面与基片正对，且两者的距离为7～50cm；

S2：控制靶材电流密度为150～300A，基体偏压为0～-50V，沉积时间3～30h，氮气压力按如下六阶段控制：第一阶段0.5h-～5h，氮气压力从3Pa逐渐降低至1.2Pa；第二个阶段，1.0～10h，氮气压力从1.2Pa逐渐降至0.5Pa；第三阶段，1.5～15h，氮气压力从0.5Pa逐渐降至0Pa；第四阶段，2.0～20h，氮气压力从0Pa逐渐升至0.5Pa；第五阶段，2.5h～25h，氮气压力从0.5Pa逐渐升至1.2Pa；第六阶段，3.0～30h，氮气压力从1.2Pa逐渐升至3.0Pa，依次沉积金属陶瓷、金属、金属陶瓷即得所述块体金属陶瓷/金属/金属陶瓷双向纳米梯度材料；

所述金属陶瓷为氮化物陶瓷。

2.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，所述金属陶瓷为TiN、CrN或AlCrN；所述金属为Ti、Cr或CrAl合金。

3.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S1中所述基片为金属基片或导电非金属基片。

4.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中所述靶材工作面与基片的距离为7～20cm。

5.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中所述靶材电流密度为180～220A。

6.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，S2中所述基体偏压为-10～-20V。

7.根据权利要求1所述制备方法，其特征在于，PVD炉内真空度小于1×10^-3Pa；氩气流量为10～100sccm；氩离子刻蚀偏压为-300～-900V。

8.一种块体金属陶瓷/金属/金属陶瓷双向纳米梯度材料，其特征在于，通过权利要求1～7所述制备方法制备得到。

9.根据权利要求8所述块体金属陶瓷/金属/金属陶瓷双向纳米梯度材料，其特征在于，所述块体金属陶瓷/金属/金属陶瓷双向纳米梯度材料为TiN/Ti/TiN纳米梯度材料、Ti₂N/Ti(N)/Ti₂N、含氮过饱和Ti(N)/Ti/含氮过饱和Ti(N)、CrN/Cr/CrN或AlCrN/AlCr/AlCrN。

10.权利要求8所述块体金属陶瓷/金属/金属陶瓷双向纳米梯度材料在航天航空、机械制造、汽车或电流领域中的应用。