[发明专利]硬质涂层及其制备方法和应用

说明书

本发明涉及涂层领域，具体而言，涉及一种硬质涂层及其制备方法和应用。硬质涂层包括层叠设置的第一非晶金属氧化物层、第二非晶金属氧化物层和非晶合金层，第一非晶金属氧化物层位于最外层；第一非晶金属氧化物层的元素组成包括Ti、Zr、Nb、Si和O，第二非晶金属氧化物层的元素组成包括第一过渡金属、第一稀有金属、B和O，第一稀有金属为Ta和/或Nb，第一过渡金属为Co或Fe，非晶合金层的元素组成包括第二过渡金属、第二稀有金属和B，第二稀有金属为Ta和/或Nb，第二过渡金属为Co和/或Fe。本发明提供的硬质涂层具有优异的硬度、耐磨性和生物相容性。

技术领域

本发明涉及涂层领域，具体而言，涉及一种硬质涂层及其制备方法和应用。

背景技术

随着科技的进步和社会的发展，研制小型、多功能、高集成度的器件或设备已成为满足现代高新科技领域重要需求的发展方向，比如在包括手机、电脑等IT领域、微纳光电器件、汽车、医疗器械、油气管道、发电、石油钻探、医药化工及煤炭等行业具有非常重要的应用前景，其中多功能的涂层材料是关键支撑材料之一。将涂层覆于基体材料上，一方面可使得基体材料的外观具有选择性，增加了其可观赏性；另一方面，涂层的存在更是可以改善基体材料的耐磨性、表面质量等，尤其对于可穿戴式器件或与人体直接接触的设备对接触面材料的生物相容性也有严苛的要求，然而目前的涂层材料难以同时满足高硬度、优异耐磨性、柔韧性、耐腐蚀性和生物相容性等多功能特性要求。

发明内容

基于此，本发明提供了一种色彩丰富，且兼具有高强高硬、优异耐磨性和生物相容性的硬质涂层及其制备方法和应用。

本发明一方面，提供一种硬质涂层，其包括层叠设置的第一非晶金属氧化物层、第二非晶金属氧化物层和非晶合金层，且所述第一非晶金属氧化物层位于层叠结构的最外层；所述第一非晶金属氧化物层的元素组成包括Ti、Zr、Nb、Si和O，所述第二非晶金属氧化物层的元素组成包括第一过渡金属、第一稀有金属、B和O，所述第一稀有金属包括Ta和/或Nb，所述第一过渡金属包括Co或Fe，所述非晶合金层的元素组成包括第二过渡金属、第二稀有金属和B，所述第二稀有金属包括Ta和/或Nb，所述第二过渡金属包括Co和/或Fe。

可选的，如上述所述的硬质涂层，所述第一非晶金属氧化物层的材料包括(Ti,Zr,Nb,Si)_100-xO_x，其中60＜x＜100。

可选的，如上述所述的硬质涂层，所述第二非晶金属氧化物层的元素组成包括Co、Ta、B和O。

可选的，如上述所述的硬质涂层，所述第二非晶金属氧化物层的元素组成包括Fe、Nb、B和O。

可选的，如上述所述的硬质涂层，所述第二非晶金属氧化物层的材料包括(Co,Ta,B)_100-yO_y，其中35y100。

可选的，如上述所述的硬质涂层，所述第二非晶金属氧化物层的材料包括(Fe,Nb,B)_100-zO_z，其中35z100。

可选的，如上述所述的硬质涂层，所述非晶合金层的元素组成包括Co、Ta和B。

可选的，如上述所述的硬质涂层，所述非晶合金层的元素组成包括Fe、Nb和B。

可选的，如上述所述的硬质涂层，所述非晶合金层的元素组成还包括氧元素，且所述氧元素的质量百分比小于35％。

可选的，如上述所述的硬质涂层，所述第一非晶金属氧化物层、所述第二非晶金属氧化物层和所述非晶合金层的层数各自独立地为1～100层；

所述第一非晶金属氧化物层、所述第二非晶金属氧化物层和所述非晶合金层每层的厚度各自独立地为0.01μm～10μm。