[发明专利]一种W-Si-B硬质涂层及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种W-Si-B硬质涂层，其特征在于：所述W-Si-B硬质涂层为Si元素掺杂的AlB₂型WB₂涂层，Si掺杂量为2.0～25.1at.％。

2.根据权利要求1所述的W-Si-B硬质涂层，其特征在于：该涂层中Si掺杂量为2.0～7.0at.％。

3.根据权利要求1所述的W-Si-B硬质涂层，其特征在于：该涂层厚度为1～4μm，涂层硬度超过35GPa，磨损率低至1.3×10^-7mm³/Nm。

4.根据权利要求1所述的W-Si-B硬质涂层的制备方法，其特征在于：该方法是使用WB₂型WB₂靶材和Si靶材，采用直流磁控溅射技术，并通过控制Si靶电流、基底偏压和沉积温度，在YG8硬质合金基底上制备W-Si-B硬质涂层。

5.根据权利要求4所述的W-Si-B硬质涂层的制备方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：

(1)辉光清洗：将预处理后的基底放入直流磁控溅射设备的真空室内，待腔体内真空度达到4×10^-3～1×10^-2Pa时，通入氩气，氩气气压控制在1～3Pa，再开启基底偏压至-1000V，使氩气发生辉光放电，对基底进行辉光清洗30分钟；

(2)采用直流磁控溅射技术沉积W-Si-B硬质涂层，工艺参数为：氩气气压为0.5～0.9Pa，WB₂靶材功率设定为200～300W，Si靶电流为40～500mA，基底偏压为-50～-200V，靶基距为50～100mm，沉积温度为300～500℃；

(3)沉积结束后，停止通入氩气，关闭基底偏压电源，关闭磁控溅射电源，继续抽真空，样品随炉冷却至50℃以下，将样品从腔体内取出。

6.根据权利要求4所述的W-Si-B硬质涂层的制备方法，其特征在于：所述WB₂靶材的化学成分中，B与W的原子百分比含量的比值为2。

7.根据权利要求5所述的W-Si-B硬质涂层的制备方法，其特征在于：步骤(1)对基材进行的预处理过程为：将基底打磨至Ra≤0.4μm，然后对试样基底进行超声清洗，在丙酮和无水乙醇中分别超声清洗15分钟，清洗后使用丙酮和无水乙醇淋洗，并使用高压氮气吹扫净残留酒精至基底表面洁净。

8.根据权利要求5所述的W-Si-B硬质涂层的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，根据所需涂层厚度设置沉积时间。

9.根据权利要求1所述的W-Si-B硬质涂层的应用，其特征在于：该硬质涂层应用于刀具或工件表面的防护。