[发明专利]基体的表面涂层及其制备方法

说明书

本发明涉及一种基体的表面涂层及其制备方法。所述表面涂层通过磁过滤阴极真空弧沉积方法制备得到，包括多个依次且相互交替设置的第一非晶碳层和第二非晶碳层，所述第一非晶碳层中的sp³杂化的碳原子含量为10％～45％，所述第二非晶碳层中的sp³杂化的碳原子含量为60％～85％。本发明的表面涂层能够在高腐蚀的环境中对基体进行有效防护。

技术领域

本发明涉及材料表面处理技术领域，特别是涉及基体的表面涂层及其制备方法。

背景技术

由硬质陶瓷相(WC)和金属粘结剂(如Co、Ni等)组成的硬质合金由于具有优异的硬度和韧性而广泛应用于许多工业领域。

近几十年来，海洋资源得到了极大的关注。然而，在恶劣的海洋环境中使用硬质合金面临着诸多腐蚀介质的挑战。目前，广泛应用的几种牌号的硬质合金通常具有较差的耐腐蚀性，严重影响了硬质合金的稳定性及使用寿命，限制了其在海洋环境中的应用。

发明内容

基于此，有必要针对上述问题，提供一种基体的表面涂层及其制备方法；所述表面涂层能够在高腐蚀的环境中对基体进行有效防护，且制备方法简单易行。

一种基体的表面涂层，所述表面涂层包括多个依次且相互交替设置的第一非晶碳层和第二非晶碳层，所述第一非晶碳层中的sp³杂化的碳原子含量为10％～45％，所述第二非晶碳层中的sp³杂化的碳原子含量为60％～85％。

在其中一个实施例中，所述第一非晶碳层和在所述第一非晶碳层上相邻的第二非晶碳层的厚度之和为10nm～50nm。

在其中一个实施例中，所述第一非晶碳层和在所述第一非晶碳层上相邻的第二非晶碳层的厚度之比为1：(0.6～1.5)。

在其中一个实施例中，该多个第一非晶碳层中每一所述第一非晶碳层的sp³杂化的碳原子含量相同；及/或

该多个第二非晶碳层中每一所述第二非晶碳层中的sp³杂化的碳原子含量相同；及/或

该多个第一非晶碳层中每一所述第一非晶碳层的厚度相同；及/或

该多个第二非晶碳层每一所述第二非晶碳层的厚度相同。

在其中一个实施例中，所述第一非晶碳层设置于所述基体表面，所述第一非晶碳层及第二非晶碳层的层数均为n，2≤n≤60。

在其中一个实施例中，所述基体上还包括一涂层，所述第一非晶碳层设置于所述涂层表面。

在其中一个实施例中，所述基体包括硬质合金。

上述基体的表面涂层中，第一非晶碳层和第二非晶碳层相互交替叠加设置的结构中包含了大量的界面，这些界面不仅可以降低表面涂层中的通孔缺陷，还可以延长腐蚀介质到达基体表面的路径。而且，以低sp³杂化的碳原子含量的第一非晶碳层作为缓冲层，与高sp³杂化的碳原子含量的第二非晶碳层相互交替叠加设置，能够产生大量的界面吸收应变能，从而降低表面涂层的残余应力，提高表面涂层的结合力，增加表面涂层的稳定厚度，可进一步延长腐蚀介质到达基体表面的路径。因此，表面涂层能够在高腐蚀的环境中对基体进行有效防护。

一种基体的表面涂层的制备方法，包括以下步骤：

(1)提供基体；

(2)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法在所述基体表面沉积第一非晶碳层，其中，所述基体上施加的第一偏压为-150V～-500V；

(3)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法在所述第一非晶碳层表面沉积第二非晶碳层，所述基体上施加的第二偏压为-50V～-80V；