[发明专利]宽温域耐磨自润滑CrVN/Ag复合涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种宽温域耐磨自润滑CrVN/Ag复合涂层的制备方法，其特征在于包括：

提供基底；

采用磁控溅射技术，以Cr靶为靶材，对基底施加负偏压，对Cr靶施加靶电流，从而在基底表面沉积形成作为过渡层的粘结层；其中，沉积粘结层采用的沉积时间为10~12 min，施加于Cr靶上的靶电流为3~4A，粘结层的厚度为0.2~0.4 μm；

以Cr靶为靶材，以保护性气体和氮气为工作气体，对Cr靶施加靶电流，从而在粘结层表面沉积形成CrN层，其中，施加于Cr靶上的靶电流为3~4A；

以Cr靶和V靶为靶材，以保护性气体和氮气为工作气体，对Cr靶和V靶施加靶电流，从而在CrN层表面沉积形成CrVN层，其中，保持Cr靶上的靶电流不变，施加于V靶上的靶电流为0~2A；以及，

以Cr靶、V靶和Ag靶为靶材，以保护性气体和氮气为工作气体，对Cr靶、V靶和Ag靶施加靶电流，从而在CrVN层表面沉积形成CrVN/Ag层，制得梯度层；其中，保持Cr靶和V靶上的靶电流不变，施加于Ag靶上的靶电流为0~0.5A；所述梯度层的厚度为0.3~0.5 μm；其中，保护性气体与氮气的流量比为2：2.5~3.5；

以Cr靶、V靶和Ag靶为靶材，以保护性气体和氮气为工作气体，采用闭合场非平衡磁控溅射沉积方法将各靶材溅射至梯度层表面，制得耐磨自润滑面层，最终得到宽温域耐磨自润滑CrVN/Ag复合涂层，其中，腔体气压为0.5~0.7Pa，样品架转速为4.5~5.5 rpm，保护性气体与氮气的流量比为2：2.5~3.5，基底温度为150 ~ 200 ℃，Cr靶电流和Ag靶电流分别为3~4 A和0~0.5 A，V靶电流为0~2 A，溅射距离为90~100 mm，所述耐磨自润滑面层的厚度为2.5~4.5μm；

所述宽温域耐磨自润滑CrVN/Ag复合涂层包括依次形成的粘结层、梯度层和耐磨自润滑面层，所述粘结层包括Cr层，所述梯度层依次包括CrN层、CrVN层和CrVN/Ag层，所述耐磨自润滑面层包括氮化物陶瓷相和Ag相，所述氮化物陶瓷相包括VN和CrN，所述耐磨自润滑面层由90 at%~95 at%的氮化物陶瓷相及Ag相组成，所述宽温域耐磨自润滑CrVN/Ag复合涂层中Cr、V、N与Ag的原子比为（49.6~51.6）:（6.0~7.0）:（39.5~40.5）:（0.7~0.9）；

所述宽温域耐磨自润滑CrVN/Ag复合涂层的表面硬度为13.2~17.4 GPa，弹性模量为225.9~275.2 GPa，结合强度不小于30.0N，室温到750 °C的摩擦系数为0.78~0.26，磨损率为1.36×10^-5~2.02×10^-6mm³N^-1m^-1。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，还包括：在基底表面依次沉积形成粘结层、梯度层和耐磨自润滑面层之前，先对基底进行清洗和Ar⁺刻蚀处理，其中，所述Ar⁺刻蚀处理采用的工艺条件包括：抽真空至2.8~3.2Pa，Ar气与氮气的流量比为2：2.5~3.5，偏电压为-470~-500V，占空比为45%~55%，时间为25min~35min。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述基底为镍基高温金属。