[发明专利]一种含Au纳米粒子梯度耐磨涂层的制备方法

摘要

本发明公开了一种含Au纳米粒子梯度耐磨涂层的制备方法，为工业纯Ti表面上含Au纳米粒子梯度耐磨涂层的制备方法。该方法主要包括工业纯Ti的再结晶退火、表面机械研磨处理、磁控共溅射、硝酸选择性溶解、热氧化。本发明通过具有良好润滑和韧性的Au纳米粒子和高硬度的TiO₂的结合获得具有高韧性和高硬度的耐磨表层，同时通过设计并获得的梯度涂层有效改善涂层与金属基体之间界面应力、提高了涂层与基体的结合，从而使工业纯Ti的摩擦磨损性能得到明显提高。

主权项

1.一种含Au纳米粒子梯度耐磨涂层的制备方法，其特征在于，由下列加工工艺步骤构成：(1)对工业纯Ti进行机械抛光处理并采用丙酮超声清洗3～10分钟，随后在真空条件下对工业纯Ti进行再结晶退火，获得具有均匀微观结构的工业纯Ti，再结晶退火处理的温度为700～900℃，处理时间为1～4h，真空度为1×10^‑3～1×10^‑4Pa；(2)将经过步骤(1)预处理的工业纯Ti置于密闭真空容器顶部，底部放置不锈钢球，对工业纯Ti进行表面机械研磨处理，钢球的数量为200～300颗，钢球直径为6～8mm，表面机械研磨处理时间为30～120min，振动频率为50Hz；(3)将步骤(2)处理好的工业纯Ti采用丙酮超声清洗3～10分钟，随后，将工业纯Ti固定于双磁控溅射源系统的样品台上，工业纯Ti表面中心与Au靶和Al靶表面中心距离相等，距离为30～60mm；(4)采用双磁控溅射源系统，抽真空至1×10^‑3Pa以下，随后通入Ar气，气压调节至0.5～2Pa，功率调节为20～100W，对纯度至少为99.99wt％的Au靶和纯度至少为99.95wt％的Al靶进行溅射清洗3～10分钟，溅射清洗时采用挡板装置隔开工业纯Ti；随后，调节气压至0.8～6Pa，调节功率至50～350W，移开挡板，进行Au靶和Al靶的共溅射，溅射时通过分别调整Au靶和Al靶所在的磁控溅射源的功率得到功率的不同配比，共溅射时间为0.5～3小时，从而实现制备出不同成分配比、不同厚度的Au/Al复合涂层；(5)对(4)处理好的工业纯Ti在5～20wt％的硝酸溶液中浸泡5～30min；(6)对(5)处理好的工业纯Ti在空气中进行热氧化处理，处理时间为1～3h，得到所需的梯度涂层。