[发明专利]一种钢基表面复合改性层及其制备方法

权利要求书

1.一种钢基表面复合改性层，其特征在于，包括以下重量份的原料：Fe 5-35重量份，Co5-35重量份，Cr 5-35重量份，Ni 5-35重量份。

2.根据权利要求1所述的钢基表面复合改性层，其特征在于，包括以下重量份的原料：Fe 25重量份，Co 25重量份，Cr 25重量份，Ni 25重量份。

3.一种根据权利要求1或2所述的钢基表面复合改性层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

按配方称取Fe、Co、Cr、Ni金属粉末，混合均匀后经压制、真空烧结形成合金靶材；

以所述合金靶材作为源极靶材，对钢基体进行双层辉光渗金属处理，使所述钢基体的表面形成含FeCoCrNi的高熵合金层；

通过高能脉冲磁控溅射对具有所述高熵合金层的所述钢基体进行渗氮处理。

4.根据权利要求3所述的钢基表面复合改性层的制备方法，其特征在于，所述双层辉光渗金属处理包括以下步骤：

在离子渗氮设备的真空容器里，将所述钢基体放置于阴极座，将所述源极靶材放置在阳极和所述钢基体之间，所述源极靶材与所述钢基体之间的距离控制在13-17mm，在所述源极靶材与所述阳极之间和所述钢基体与所述阳极之间各设一个可控直流电源；

抽真空后，先通入氩气，接通电源，在所述源极靶材与所述阳极之间和所述钢基体与所述阳极之间分别产生辉光放电，利用辉光放电产生的离子轰击所述源极靶材，使所述源极靶材中的合金元素溅射出来，到达所述钢基体表面并被吸附、扩散、和反应，在所述钢基体的表面形成所述高熵合金层。

5.根据权利要求4所述的钢基表面复合改性层的制备方法，其特征在于，所述源极靶材与所述钢基体之间的距离控制在15mm。

6.根据权利要求4所述的钢基表面复合改性层的制备方法，其特征在于，所述双层辉光渗金属处理的工艺参数为：所述源极靶材与所述阳极之间电压900-1000V，所述钢基体与所述阳极之间电压500-580V，气压35Pa，温度700-850℃，保温时间4-4.5h。

7.根据权利要求3所述的钢基表面复合改性层的制备方法，其特征在于，所述钢基体为38CrMoAlA，42CrMo，40CrNiMo中的任一种。

8.根据权利要求3所述的钢基表面复合改性层的制备方法，其特征在于，所述高能脉冲磁控溅射的工艺参数为：目标基体距离70-80mm，N₂流量9-15sccm，沉积时间55-65min，脉冲频率190-210Hz，时间间隔90-105μs，脉冲负电压500-600V，放电电流峰值50-60A。

9.根据权利要求8所述的钢基表面复合改性层的制备方法，其特征在于，所述高能脉冲磁控溅射的工艺参数为：目标基体距离75mm，N₂流量12sccm，沉积时间60min，脉冲频率200Hz，时间间隔100μs，脉冲负电压560V，放电电流峰值52A。

10.根据权利要求3所述的钢基表面复合改性层的制备方法，其特征在于，所述合金靶材的制备过程包括：按配方称取纯度为99.9％以上Fe、Co、Cr、Ni金属粉末，混合均匀后倒入的模具中，用粉末压片机加压至30MPa，压制成直径为厚度为3mm的圆片试样，放入真空烧结炉内烧结成所述合金靶材。