[发明专利]一种低应力高耐磨抗冲蚀涂层、制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种低应力高耐磨抗冲蚀涂层、制备方法及应用，低应力高耐磨抗冲蚀涂层包括基体、粘结层、工作层，粘结层为铬层，工作层为Cr/Cr₂N/CrN纳米多层结构，粘结层位于基体与工作层之间；粘结层厚度为0.15～2μm，工作层厚度为2～3μm；低应力高耐磨抗冲蚀涂层的制备方法，包括如下步骤：对基体进行研磨抛光，然后用碱性溶液超声清洗后用去离子水冲洗并烘干，再用酸性溶液超声清洗后用去离子水冲洗并烘干；将清洗后的基体放入多弧离子镀膜室内，用辉光放电清洁表面；用多弧离子镀沉积粘结层；用多弧离子镀沉积工作层；该涂层具有很好的韧性、硬度和抗腐蚀性，各界面结合良好，相互匹配，增加了钛合金材料的硬度、耐磨性和抗冲蚀性。

技术领域

本发明属于表面工程技术领域，尤其涉及一种低应力高耐磨抗冲蚀涂层、制备方法及应用。

背景技术

钛合金由于具有比强度高、密度低的优异特点，已在各个领域特别是航空航天业获得了广泛的应用。然而，由于钛合金具有耐磨性能差、硬度低、延展性差等缺点，限制了钛合金的应用范围。对钛合金进行表面改性处理，可以大大改善钛合金的表面性能，赋予其新的物理性能，扩大其应用范围。

由于钛合金特殊的表面特性，采用传统的表面处理工艺：化学镀铬、化学镀镍等表面镀层工艺虽然能够提高其硬度和耐磨性，但是仍然存在钛合金基体和镀层的结合力不够强的问题。因此为了在保证基体和镀层的结合力的前提下，提高钛合金的硬度和耐磨性，需要一种更好的镀层来提高钛合金的硬度和耐磨性。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于：钛合金材料耐磨性能差、硬度低、延展性差，提供了一种低应力高耐磨抗冲蚀涂层、制备方法及应用。

本发明是通过以下技术方案解决上述技术问题的，本发明的一种低应力高耐磨抗冲蚀涂层，包括基体、粘结层、工作层，所述的基体材料为Ti-6Al-4V钛合金，所述的粘结层为铬层，所述的工作层为Cr/Cr₂N/CrN纳米多层结构，所述的粘结层位于基体与工作层之间。

所述的粘结层厚度为0.15～2μm，所述的工作层厚度为2～3μm。

所述的Cr/Cr₂N/CrN纳米多层结构由Cr层、Cr₂N层、CrN层依次交替沉积而成，所述的Cr层为金属Cr，所述的Cr₂N层为六方硬质相Cr₂N，所述的CrN层为陶瓷CrN。

所述的Cr/Cr₂N/CrN纳米多层结构中，Cr层厚度为80～85nm，Cr₂N层的厚度为30～35nm，CrN层的厚度为170～180nm。

一种低应力高耐磨抗冲蚀涂层的制备方法，包括如下步骤：

(1)对基体进行研磨抛光，然后用碱性溶液超声清洗后用去离子水冲洗并烘干，再用酸性溶液超声清洗后用去离子水冲洗并烘干；

(2)将清洗后的基体放入多弧离子镀膜室内，置于基材转架上，用辉光放电清洁表面；

(3)用多弧离子镀沉积粘结层；

(4)用多弧离子镀沉积工作层；

所述的步骤(1)中，碱性溶液包括20～40g/L NaOH、30～40g/L Na₂CO₃、30～40g/LNa₃PO₄，酸性溶液包括100～150ml/LHF、500～1000ml/LDMF，碱性溶液清洗10～20min，酸性溶液清洗1～10min；