[实用新型]一种复合薄膜

说明书

本实用新型公开了一种复合薄膜，用于铁基金属材料表面，包括：设于所述铁基金属材料表面的缓冲层，所述缓冲层由碳纳米管阵列和填充于其中的金属氮化物构成；设于所述缓冲层上的功能层，所述功能层由金属氮化物构成。该薄膜能够缓冲和吸收薄膜/基底间内应力，并增加薄膜/基底间的锚固点数量，从而有效提升薄膜/基底间的结合力，提升薄膜的服役寿命。

技术领域

本实用新型属于金属表面处理技术领域，具体涉及一种用于铁基金属材料表面的复合薄膜。

背景技术

随着科技的发展，铁基金属材料的应用范围愈加宽泛，被广泛应用于航空航天、船艇、汽车、建筑、化工、热能等日常生活等领域。但是，铁基金属材料其固有的物理化学特性，使其很难抵御服役过程中的磨损和腐蚀。因此在铁基金属材料表面镀上一层硬度高、绝缘性好、耐腐蚀、耐磨的陶瓷相薄膜，例如金属氧化物或者金属氮化物陶瓷，能够提高铁基金属在不同环境下的服役寿命，延长其失效时间。

虽然陶瓷相薄膜能够很大程度上对其基底进行保护，但一般陶瓷相材料与铁基金属材料的晶格匹配度以及热膨胀系数相差很大，使得薄膜/基底间存在较大内应力，进而造成薄膜/基底间结合力不理想，薄膜易于从基底表面脱落，导致薄膜失效。经过研究发现，构筑具有高原始附着力并能够吸收薄膜/基底间内应力的中间层是提高薄膜结合力的可行途径。

碳纳米管具有低弹性模量、高机械强度和良好柔韧性的特点，被广泛用于特种复合材料的制备领域。有研究表明，铁系金属可以在化学气相沉积过程中有效催化碳纳米管的生长。

因此，在不改变蒸发镀膜法制备陶瓷相薄膜整体工艺的前提下，制备出一种能够有效利用碳纳米管材料的力学特性，缓冲和吸收薄膜/基底间内应力，强化薄膜/基底间结合力的薄膜材料是亟待解决的问题。

实用新型内容

针对现有技术中薄膜/基底结合力不足而导致陶瓷相金属氮化物薄膜在铁基金属材料表面易于剥落的问题，本实用新型的目的在于提供一种在复合薄膜，有效提升其与基底间的结合力，延长使用寿命。

为达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种复合薄膜，用于铁基金属材料表面，包括：

设于铁基金属材料表面的缓冲层，该缓冲层由碳纳米管阵列和填充于其中的金属氮化物构成；

设于缓冲层上的功能层，该功能层由金属氮化物构成。

进一步地，碳纳米阵列的厚度为0.5～8μm。

进一步地，缓冲层的厚度为0.5～8μm。

进一步地，功能层的厚度为12～19.5μm。

本实用新型的有益效果在于：

本实用新型在铁基金属材料基底表面与金属氮化物薄膜主体之间设计了一层金属氮化物/碳纳米管复合的缓冲层，由于碳纳米管分散在刚性物质当中，更够有效缓冲和吸收刚性物质内部的内应力，因而这种缓冲层能够有效吸收薄膜/基底间的内应力。同时由于碳纳米管的高比表面积极大的增加了薄膜与基底的接触面积，增强了薄膜/基底间的锚固点数量，进而以上两种优势相结合进一步提升了金属氮化物薄膜在铁基金属材料表面的结合力。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够更清楚了解本实用新型的技术手段，并可依照说明书的内容予以实施，以下以本实用新型的较佳实施例并配合附图详细说明如后。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的结构示意图，其中1-铁基金属材料；2-缓冲层；3-功能层；21-碳纳米管；23-金属碳化物。

具体实施方式

下面结合附图和实施例，对本实用新型的具体实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本实用新型，但不用来限制本实用新型的范围。