[发明专利]一种W-B-C硬质涂层及其制备方法和应用

摘要

本发明公开了一种W‑B‑C硬质涂层及其制备方法和应用，属于金属材料表面沉积硬质耐磨涂层技术领域。采用直流磁控溅射的方法，通过调控C₂H₂分压、沉积温度和衬底偏压，在硬质合金基体上制备了W‑B‑C硬质耐磨涂层。该结构涂层呈现较高的显微硬度、较低的平均摩擦系数及磨损率。本发明所涉及的这种W‑B‑C(AlB₂型)硬质涂层被成功合成，可显著改善刀具或工件表面的硬度及耐磨性，对于超硬硼化物涂层的理论研究和实际应用具有重要意义。

主权项

1.一种W‑B‑C硬质涂层的制备方法，其特征在于：所述W‑B‑C硬质涂层为具有AlB₂结构的C掺杂WB₂薄膜，C掺杂量为26.4‑72.5at.％；该硬质涂层选用WB₂型WB₂靶材，采用直流磁控溅射技术并通过控制C₂H₂气体分压、沉积温度和衬底偏压，在硬质合金基材上制备而成；所述WB₂靶材的化学成分中，B与W的原子百分含量的比值为2；采用直流磁控溅射技术制备所述W‑B‑C硬质涂层包括如下步骤：(1)对基材进行预处理后放入直流磁控溅射技术设备的真空室内，待真空室内真空度达到5×10^‑3Pa～1×10^‑2Pa时，然后通入氩气，氩气气压控制在0.5～2Pa，再开启基体偏压至‑100V～‑300V，使氩气发生辉光放电，对基材进行辉光清洗5～15分钟；(2)沉积W‑B‑C硬质涂层：沉积过程工艺参数为：靶基距为50～100mm，C₂H₂和氩气的总气压为0.5Pa，C₂H₂分压0.004‑0.05Pa，靶电压300～400V，电流0.5～1.5A，脉冲偏压为‑50～‑300V，占空比20～40％，沉积温度100～600℃，涂层厚度为1～3.0μm；沉积结束后，停止通入C₂H₂和Ar气体，关闭基体偏压，关闭溅射电源开关，继续抽真空，直至所得涂层样品随炉冷却至50℃以下，取出。