[发明专利]纳米多层氮化硅陶瓷涂层、其制备方法与应用

权利要求书

1.一种纳米多层氮化硅陶瓷涂层的制备方法，其特征在于包括：

（1）提供基材；

（2）以等离子体溅射清洗所述基材；

（3）以单晶硅靶和/或氮化硅靶作为阴极，并以惰性气体及氮气作为工作气体，采用直流反应溅射技术沉积形成直流反应溅射氮化硅层，并采用射频溅射技术沉积形成射频溅射氮化硅层，且使所述直流反应溅射氮化硅层和射频溅射氮化硅层在所述基材上交替层叠，从而形成所述纳米多层氮化硅陶瓷涂层；

所述直流反应溅射技术采用的工艺条件包括：电源功率为600～1200W，偏压为-50～-150V，磁控溅射气相沉积系统的镀膜腔体通入的气体为氩气和氮气，其中氩气流量为50～100sccm，氮气流量为120～180sccm，直流反应溅射的沉积时间为10～100min；

所述射频溅射技术的工艺条件包括：电源功率为300W～600W，偏压为-50～-150V，磁控溅射气相沉积系统的镀膜腔体通入的气体为氩气和氮气，其中氩气流量为50～100sccm，氮气流量为120～180sccm，射频溅射的沉积时间为10～100min。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）包括：将所述基材置于磁控溅射气相沉积系统中，利用氩等离子体进行溅射清洗，其中氩气气体流量为80～150sccm，偏压为-300～-700V，清洗时间为10～30min。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于包括：

以单晶硅靶为阴极，惰性气体及氮气作为工作气体，采用直流反应溅射沉积形成所述直流反应溅射氮化硅层；

和/或，以氮化硅靶为阴极，惰性气体及氮气作为工作气体，采用射频溅射沉积形成所述射频溅射氮化硅层。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法中采用的直流反应溅射和射频溅射的总沉积时间为5～50h。

5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：所述制备方法中采用的直流反应溅射的总沉积时间与射频溅射的总沉积时间之比为1:1～8:1。

6.根据权利要求1或3所述的制备方法，其特征在于还包括：在所述纳米多层氮化硅陶瓷涂层达到设定厚度后，停止镀膜，并继续向磁控溅射气相沉积系统的镀膜腔室内通入氮气和氩气，直至镀膜腔室内的温度降至100℃以下。

7.根据权利要求1、2或3所述的制备方法，其特征在于：所述基材选自陶瓷基材。

8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于：所述陶瓷基材包括多孔氮化硅、氧化铝、氧化锆中的任意一种。

9.由权利要求1-8中任一项所述方法制备的纳米多层氮化硅陶瓷涂层，其特征在于包括在所述纳米多层氮化硅陶瓷涂层厚度方向上交替层叠的直流反应溅射氮化硅层和射频溅射氮化硅层。

10.根据权利要求9所述的纳米多层氮化硅陶瓷涂层，其特征在于：所述纳米多层氮化硅陶瓷涂层的厚度为5～50µm。

11.根据权利要求9所述的纳米多层氮化硅陶瓷涂层，其特征在于：所述直流反应溅射氮化硅层的单层厚度为0.5～2.5µm。

12.根据权利要求9所述的纳米多层氮化硅陶瓷涂层，其特征在于：所述射频溅射氮化硅层的单层厚度为0.1～0.5µm。

13.一种材料，包括基材及形成于基材表面的涂层；其特征在于：所述涂层包括由权利要求1-8中任一项所述方法制备的纳米多层氮化硅陶瓷涂层。

14.根据权利要求13所述的材料，其特征在于：所述基材选自陶瓷基材。

15.根据权利要求14所述的材料，其特征在于：所述陶瓷基材包括多孔氮化硅、氧化铝、氧化锆中的任意一种。