[发明专利]一种自愈合涂层及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种自愈合涂层及其制备方法与应用。所述自愈合涂层包括在厚度方向上交替层叠的软金属掺杂的金属陶瓷涂层和金属涂层，所述软金属掺杂的金属陶瓷涂层的材质包括Me₁‑X‑C/N‑Me₂，其中Me₁为过渡族金属元素，X包括Al、Si或B，Me₂为软金属元素。所述涂层的制备方法包括：采用物理气相沉积技术和/或化学气相沉积技术在基材上交替沉积软金属掺杂的金属陶瓷涂层和金属涂层，从而形成自愈合涂层。本发明的自愈合涂层具有良好的微裂纹自我修复功能，利用Ag等金属超强的扩散能力，实现涂层微裂纹自愈合性能，可为传统硬质涂层提供自修复功能，能够显著提高硬质氮化物耐磨涂层在高温环境中的服役寿命和可靠性。

技术领域

本发明涉及一种自愈合涂层，尤其涉及到一种自愈合涂层及其制备方法与应用，属于表面处理技术领域。

背景技术

高硬度涂层可对金属基体实现耐磨、抗氧化等防护，但涂层在服役过程中，涂层内部裂纹形成，破损后无法修复，涂层剥落甚至失效等问题极大限制了它们的应用，造成其服役寿命减退，直接导致经济损失的同时，也带来大量安全隐患。

因此，如何对涂层制备技术进行优化，寻求一种具有良好的自我愈合裂纹的功能、能够显著提高涂层的服役寿命和可靠性的涂层及其制备技术是业界研发人员的重点研究领域。

发明内容

本发明的主要目的在于提供一种自愈合涂层及其制备方法与应用，以克服现有技术中的不足。

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自愈合涂层，其包括在所述自愈合涂层厚度方向上交替层叠的软金属掺杂的金属陶瓷涂层和金属涂层，所述软金属掺杂的金属陶瓷涂层的材质包括Me₁-X-C/N-Me₂，其中Me₁为过渡族金属元素，X包括Al、Si或B，Me₂为软金属元素。

在一些实施方案中，所述软金属掺杂的金属陶瓷涂层为具有非晶纳米晶耦合结构的硬质涂层。

本发明实施例还提供了前述的自愈合涂层的制备方法，其包括：

采用物理气相沉积技术和/或化学气相沉积技术在基材上交替沉积软金属掺杂的金属陶瓷涂层和金属涂层，从而形成自愈合涂层，所述软金属掺杂的金属陶瓷涂层的材质包括Me₁-X-C/N-Me₂，其中Me₁为过渡族金属元素，X包括Al、Si或B，Me₂为软金属元素。

在一些实施方案中，所述的制备方法包括：

(1)提供基材；

(2)在基材上沉积形成软金属掺杂的金属陶瓷涂层；

(3)在步骤(2)形成的软金属掺杂的金属陶瓷涂层上沉积形成金属涂层；

(4)重复进行步骤(2)～步骤(3)，直至形成自愈合涂层，且使所述自愈合涂层的顶层为软金属掺杂的金属陶瓷涂层。

本发明实施例还提供了一种自愈合涂层的自愈合方法，其包括：

对前述的自愈合涂层进行退火处理，使所述自愈合涂层中的裂纹自愈合。

例如，在一应用方案之中，本发明实施例还提供了一种材料，包括基材，所述基材上还设置有前述的自愈合涂层。

与现有技术相比，本发明的优点至少在于：