[发明专利]一种长寿命颜色透明度可调的非晶态硬质涂层的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于合金涂层材料技术领域，具体涉及一种长寿命颜色透明度可调的非晶态硬质涂层的制备方法。

背景技术

非晶态金属涂层具有高强度、高硬度、高耐磨性、高断裂韧性、优异耐腐蚀性和高表面光洁度等优异性能，因此，含非晶态金属涂层的复合材料不仅可以大幅度提高基体材料的强度、硬度和耐磨性等内在的力学性能和耐腐蚀性能，延长基体的使用寿命，还可以改善基体材料的表面质量。

中国专利CN103065789B公开的一种高性能铁基非晶态金属粉芯的制备及涂层方法，将铁基非晶材料经球磨处理破碎为粉末状，经磷酸钝化液钝化后，经绝缘剂、粘结剂、润滑剂包覆压制和退火处理，形成铁基非晶态金属粉芯，再在铁基非晶态金属粉芯的表面涂覆环氧树脂涂层，提高铁基非晶态金属粉芯的绝缘性能。中国专利CN101326303B公开的抗侵蚀涂层，该抗侵蚀涂层包括非晶态相的过渡金属化合物纳米晶体或者多层结构，将钽、铪、铌、钼、钛、硼、锆、铝、铁、铜、铬、铂、钯、钨及其组合作为原料，金溅射工艺，制备得到钽、铪、铌、钼、钛、硼、锆、铝、铁、铜、铬、铂、钯、钨及其组合的氮化物、碳化物、硅化物，并与陶瓷层结合，得到多层涂层结构的部件。由上述现有技术可知，通过非晶态的金属作为原料，经溅射或者压制工艺可得到性能优异的涂层。但是目前制备的非晶态的涂层均为不透明金属光泽涂层材料，局限了涂层材料的外观和使用领域。因此研制一款颜色和透明度可控的非晶态涂层材料具有十分好的市场前景。

发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种长寿命颜色透明度可调的非晶态硬质涂层的制备方法，将直径小于100μm的钴、铁、铊和硼粉末作为原料制备的靶材，采用超高真空多靶磁控溅射设备，抛光硅、铝材或者ITO导电玻璃为基底，在氩气和氧气氛围下，溅射得到得到长寿命颜色透明度可调的非晶态硬质涂层。本发明制备的长寿命颜色透明度可调的非晶态硬质涂层的颜色和透明度为完全不透明的黑色至半透明金黄色再至完全透明，可保护基材免受划伤、磨损和锈蚀。

为解决上述技术问题，本发明的技术方案是：

一种长寿命颜色透明度可调的非晶态硬质涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)将直径小于100μm的钴、铁、铊和硼粉末充分混合后，放入靶材容器中，表面压平，得到粉末靶材，其中粉末靶材的通式为(CoFe)_aB_bTa_c，其中abc均为原子百分数，取值范围为：35≤a≤80,15≤b≤35,0≤c≤25；

(2)将直径小于100μm的钴、铁、铊和硼粉末充分混合后，采用熔融铸造的方法制备得到合金原始坯料；

(3)将步骤(2)制备的合金原始坯料经热锻开坯之后进行60-90％的冷轧变形，经高温再结晶热处理2-3h，再经搅拌摩擦加工进行晶粒细化，最后经低温去应力退火，得到金属合金靶材，其中金属合金靶材的通式为(CoFe)_aB_bTa_c，其中abc均为原子百分数，取值范围为：35≤a≤80,15≤b≤35,0≤c≤25；

(4)将步骤(1)制备的粉末靶材和步骤(3)制备的金属合金靶材分次放在磁控溅射设备中，预抽真空至-10-4Pa，通入氩气和氧气，氩气流量为27sccm，氧气流量为0-3.5sccm，工作气压为0.7-0.8Pa，每次溅射30min后冷却30min，总溅射时间为0.5-1.5h，溅射厚度为100-400nm，得到长寿命颜色透明度可调的非晶态硬质涂层，其中长寿命颜色透明度可调的非晶态硬质涂层的颜色和透明度为完全不透明的黑色至半透明金黄色再至完全透明。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(1)中表面压平的压力为100-150MPa，时间为5-10min。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中高温再结晶热处理的温度为600-800℃。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中低温去应力退火的温度为350-450℃。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(3)中搅拌摩擦加工的转速为600-1000r/min。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中磁控溅射设备为超高真空多靶磁控溅射设备，所述磁控溅射设备的基底为抛光硅、铝材或者ITO导电玻璃，所述靶材与基底的距离为5-10cm。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中氩气的纯度大于99.999wt％。

作为上述技术方案的优选，所述步骤(4)中溅射启动时磁控溅射设备的基底温度为100℃。