[发明专利]一种纳米复合涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种纳米复合涂层及其制备方法与应用。所述纳米复合涂层包括在基底表面依次形成的金属过渡层和CrAlSiN/Zr交替层叠层，其中所述CrAlSiN/Zr交替层叠层由CrAlSiN层和Zr层交替层叠形成，所述CrAlSiN层包括由AlSiN层和CrN层交替层叠形成的纳米多层涂层，所述金属过渡层包括Zr过渡层和/或Cr过渡层。本发明提供的纳米复合涂层中的“层中层”结构，有效阻止了腐蚀介质渗入基底，提升了涂层的抗腐蚀性能，从而实现了抗摩擦腐蚀交互作用的提升；同时制备方法简单易行，可控性高，具有良好的应用前景。

技术领域

本发明属于表面处理技术领域，具体涉及一种纳米复合涂层及其制备方法与应用。

背景技术

在海水环境中，由于海水的低电阻率和高含盐量，金属部件极易发生腐蚀作用。如若是机械运动部件，面临的不仅是海水的腐蚀作用，还有零部件之间的摩擦磨损作用；摩擦与腐蚀的交互作用对金属零部件产生了一加一大于二的作用效果，极大的减少了零部件的使用寿命。若能在金属零部件表面镀上具有保护作用的表面涂层，就可以以较低的成本有效地提高零部件的使用寿命。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种纳米复合涂层及其制备方法与应用，以克服现有技术的不足。

为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：

本发明实施例提供了一种纳米复合涂层，其特征在于包括在基底表面依次形成的金属过渡层和CrAlSiN/Zr交替层叠层，其中所述CrAlSiN/Zr交替层叠层由CrAlSiN层和Zr层交替层叠形成，所述CrAlSiN层包括由AlSiN层和CrN层交替层叠形成的纳米多层涂层，所述金属过渡层包括Zr过渡层和/或Cr过渡层。

进一步的，所述CrAlSiN/Zr交替层叠层包含11～44个交替层叠周期层，其中每一交替层叠周期层包含一CrAlSiN层和一Zr层。

进一步的，所述CrAlSiN层包含3～5个交替层叠周期层,厚度为50～110nm，其中每一交替层叠周期层包含一AlSiN层和一CrN层。

本发明实施例还提供了前述的纳米复合涂层的制备方法，其特征在于包括：

提供基底；

以及，采用多弧离子镀沉积技术在所述基底表面依次沉积金属过渡层和CrAlSiN/Zr交替层叠层，直至形成所述纳米复合涂层。

本发明实施例还提供了前述的纳米复合涂层于金属部件表面防护领域中的用途。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)本发明制备的纳米复合涂层采用金属过渡层，提高了涂层与基底的结合力，利用共沉积和交替沉积构造的“层中层”结构，有效阻止了腐蚀介质渗入基底，提升了涂层的抗腐蚀性能，从而实现了抗摩擦腐蚀交互作用的提升；

(2)本发明制备的纳米复合涂层具有良好力学系能和抗摩擦腐蚀交互性能，且纳米复合涂层的硬度为8～23GPa，弹性模量为213～366GPa，结合强度为10～20N，摩擦系数为0.10～0.22。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例1中制备的纳米复合涂层的SEM图；

图2是本发明实施例1中制备的纳米复合涂层的TEM图；

图3是本发明实施例1制备的纳米复合涂层的结合力测试图；图4是本发明实施例1制备的纳米复合涂层在人工海水环境中摩擦系数图。

具体实施方式