科创中国
含类金刚石复合涂层及其制备方法
成果类型：: 发明专利
发布时间: 2022-11-15 09:00:03
科技成果产业化落地方案
方案提交机构：天津市滨海新区| 郝建平 | 2022-11-15 16:30:50
本发明公开了一种含类金刚石复合涂层及其制备方法和含有含类金刚石复合涂层的耐磨器件。本发明含类金刚石复合涂层包括结合在基底表面的过渡金属层，由所述基底向所述过渡金属层延伸方法，还包括依次结合在所述过渡金属层表面的过渡金属硼化物层、类金刚石层，且所述过渡金属硼化物层与类金刚石层至少为1次的交替层叠结合，并在最外层为所述过渡金属硼化物层。含类金刚石复合涂层能够实现充分缓解类金刚石层本身的内应力，提高了含类金刚石复合涂层整体韧性以及耐磨耐腐蚀性能。该制备方法避免了繁琐的制备工艺，不仅保证了沉积的含类金刚石复合涂层性能的稳定性，而且有效降低了其制备成本。
1.一种含类金刚石复合涂层，包括结合在基底表面的过渡金属层，由所述基底向所述过渡金属层延伸方向，还包括依次结合在所述过渡金属层表面的过渡金属硼化物层、类金刚石层，且所述过渡金属硼化物层与类金刚石层至少为1次的交替层叠结合，并在最外层为所述过渡金属硼化物层。
2 .根据权利要求1所述的含类金刚石复合涂层，其特征在于：所述过渡金属层厚度为10nm-500nm；和/或所述过渡金属硼化物层厚度为10nm-2μm；和/或所述类金刚石涂层厚度为10nm-2μm。
铝合金、钛合金等具有高比强度，耐磨性、耐腐蚀性好，抗疲劳能力强，质量轻等优异的性能，是航空航天、汽车、轨道交通等领域的理想结构材料，但是其难加工特性严重阻碍了这类材料的规模化应用。如铝合金切削加工过程中出现的粘刀和积屑瘤现象严重，不仅影响后续碎屑的剥落，严重时会直接撕裂工件。钛合金由于高温化学活性高，导热性差，弹性模量低，与其他金属摩擦系数大等特性，造成切削温度高，单位面积切削力大，刀具磨损严重，刀具寿命低以及表面加工质量差等问题，普通刀具已经难以满足切削加工需求。因此全球刀具界都在尝试各种方法如：刀片基底、几何角度、涂层技术等来满足钛合金和铝合金的加工需求。针对钛合金和铝合金的这种难加工要求，目前有些涂层如类金刚石脱颖而出。
中国科学院深圳先进技术研究院提升了粤港地区及我国先进制造业和现代服务业的自主创新能力，推动我国自主知识产权新工业的建立，成为国际一流的工业研究院。 深圳先进院目前已初步构建了以科研为主的集科研、教育、产业、资本为一体的微型协同创新生态系统，由九个研究平台，国科大深圳先进技术学院，多个特色产业育成基地、多支产业发展基金、多个具有独立法人资质的新型专业科研机构等组成。开展先进技术研究，促进科技发展。信息、电子、通讯技术研究新材料、新能源技术研究高性能计算、自动化、精密机械研究生物医学与医疗仪器研究相关学历教育、博士后培养与学术交流。
与现有技术相比，本发明含类金刚石复合涂层采用通过设置过渡金属层和结合在过渡金属层表面的交替结合的过渡金属硼化物层、类金刚石层，使得该多层结构协同作用，从而实现充分缓解类金刚石层本身的内应力，同时也有效地增加了本发明含类金刚石复合涂层与基材之间的结合力，提高了本发明含类金刚石复合涂层整体韧性以及耐磨耐腐蚀性能。另外，交替结合的过渡金属硼化物层和类金刚石层多层结构与钛合金和铝合金不发生粘结，是十分理想的钛合金、铝合金加工用复合涂层。
技术合作
涂层沉积结束后，关闭离子源电源以及偏压电源，然后关闭气体质量流量计和气瓶主阀和减压阀；设置降温程序，待温度降到100℃以下后，关闭高阀，打开放气阀，待真空室内压强与外界气压一致时，打开真空室门，然后将样品取出。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
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