[发明专利]一种具有耐腐蚀性能的四元硬质陶瓷涂层及其制备方法和器件

权利要求书

1.一种具有耐腐蚀性能的四元硬质陶瓷涂层，其特征在于，所述涂层的组成为Zr_xCu_yAl_zN_100-x-y-z，其中x，y，z为原子比，x＝38.8～46.4，y＝15.9～17.4，z＝4.7～7.1，涂层致密且无柱状晶结构，涂层由ZrN晶相和非晶相两相复合而成。

2.根据权利要求1所述的具有耐腐蚀性能的四元硬质陶瓷涂层，其特征在于，所述ZrN晶相中ZrN晶粒大小为5nm～50nm，相邻两ZrN晶粒间的非晶相厚度为2nm～30nm，ZrN晶粒均匀分布在非晶相中。

3.根据权利要求1所述的具有耐腐蚀性能的四元硬质陶瓷涂层，其特征在于，所述涂层表面粗超度Ra3nm，涂层导电率为1×10^-6～3×10^-6Ωm，涂层的硬度为20～30GPa。

4.根据权利要求1所述的具有耐腐蚀性能的四元硬质陶瓷涂层，其特征在于，所述涂层在3.5wt％NaCl溶液中的腐蚀电位为-0.34～-0.2V，腐蚀电流密度为1.61×10^-8～7.61×10^-9A/cm²。

5.根据权利要求1-4任一项所述的具有耐腐蚀性能的四元硬质陶瓷涂层，其特征在于，所述涂层的厚度为2～6μm，密度为6.2g/cm³～7.2g/cm³。

6.一种器件，其特征在于，所述的器件包括基底材料和位于基底材料上的如权利要求1-5任一项所述的具有耐腐性能的四元硬质陶瓷涂层；所述的基底材料为陶瓷、金属或其合金。

7.根据权利要求6所述的器件，其特征在于，所述的基底材料和所述的涂层之间还包括一过渡层，所述的过渡层选自Zr、Al、Cu或其组合；所述过渡层的厚度为100～500nm。

8.根据权利要求1所述的具有耐腐蚀性能的四元硬质陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，通过反应磁控溅射法沉积制备所述的具有耐腐性能的四元硬质陶瓷涂层。

9.根据权利要求8所述的具有耐腐蚀性能的四元硬质陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)基体清洗；

(2)连接电源：将Zr₆₀Cu₃₀Al₁₀靶与直流电源相连，Zr靶与射频电源相连，并将Zr₆₀Cu₃₀Al₁₀靶和Zr靶置于阴极；

(3)涂层沉积：将清洗后的基体装入真空室中，当腔室真空度≤5×10^-5Pa时，开始通入反应溅射气体并控制溅射气压,调整Zr₆₀Cu₃₀Al₁₀靶和Zr靶的溅射功率密度，在氮源存在下对基体施加负偏压，控制沉积速率对基体进行沉积，得到所述的涂层。

10.根据权利要求9所述的具有耐腐蚀性能的四元硬质陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，步骤(3)中，所述反应溅射气体为Ar和/或N₂；所述Zr₆₀Cu₃₀Al₁₀靶和Zr靶的功率密度为3.2W/cm²～5.0W/cm²，所述沉积速率为25nm/min～30nm/min。