[发明专利]一种钛合金/二硼化锆纳米多层膜及其制备方法与应用

摘要

本发明涉及一种TC4/ZrB₂纳米多层膜及其制备方法与应用。它是利用射频磁控溅射技术，首先研究在常温环境下各工艺参数对TC4/ZrB₂多层膜性能的影响，找到致硬的主要因素为调制比和调制周期。然后对TC4/ZrB₂多层结构进行实验设计并实验，在最佳配比：调制周期30nm，TC4和ZrB₂的调制比为1:5，利用ZrB₂的周期性插入对TC4内剪切带的阻碍作用，最终得到纳米硬度达22.40 GPa的TC4/ZrB₂多层结构薄膜。TC4/ZrB₂纳米多膜具有较高硬度、高膜基结合力，低表面粗糙度以及良好高温稳定性的优良综合特性。TC4/ZrB₂纳米多膜在航空航天领域以及钛合金制品表面防护等领域中将有重要的应用前景。

主权项

1.一种TC₄/ZrB₂纳米多层膜，其特征是氩气（Ar₂）环境下在Si表面交替存在着TC₄和ZrB₂层，每周期层厚为30‑35纳米，多层膜的周期为15‑20层，总层厚为600纳米，该纳米多层薄表面粗糙度良好，高温稳定；所述TC₄/ZrB₂纳米多层膜的制备方法：利用高真空射频磁控溅射系统（MS），基底温度为室温；调制周期30~35nm；调制比1:1~1:5，相互配比作比较实验，用Ar⁺分别轰击TC₄和ZrB₂两个靶，同时通入氩气，在单面抛光的Si基底上交替沉积TC₄和ZrB₂做多层膜，采用机械泵和分子泵，本底真空2.0×10^‑4Pa~3.0×10^‑4Pa，气压值由电离规管来测量，沉积过程中溅射气体选用纯Ar₂，用质量流量控制器控制其流量分别保持在40~45sccm和5~5.5sccm；沉积过程中总的工作气压保持0.5Pa~0.55Pa之间。