本發(fā)明涉及金屬基材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材及其制備方法。

背景技術(shù)：

從公元十八世紀(jì)開始，金屬表面處理即成為不管是研發(fā)或應(yīng)用上，均極受重視且應(yīng)用廣泛的技術(shù)，其主要內(nèi)容為電鍍及陽極防蝕等技術(shù)，經(jīng)長年研發(fā)改善，此類處理技術(shù)已相當(dāng)成熟，其成品功能往往能滿足客戶要求且質(zhì)量良好，但污染嚴(yán)重及基材限制始終是其最大瓶頸。

目前最常用的制備CoPt磁性薄膜的方法是磁控濺射法。氬離子被陰極加速并轟擊陰極靶表面，將靶材表面原子濺射出來沉積在基底表面上形成薄膜。通過更換不同材質(zhì)的靶和控制不同的濺射時(shí)間，便可以獲得不同材質(zhì)和不同厚度的薄膜。磁控濺射法具有鍍膜層與基材的結(jié)合力強(qiáng)、鍍膜層致密、均勻等優(yōu)點(diǎn)。以金屬、合金、低價(jià)金屬化合物或半導(dǎo)體材料作為靶陰極，在濺射過程中或在基片表面沉積成膜過程中與氣體粒子反應(yīng)生成化合物薄膜，這就是反應(yīng)磁控濺射。反應(yīng)磁控濺射廣泛應(yīng)用于化合物薄膜的大批量生產(chǎn)。

現(xiàn)在金屬基材的防沖蝕耐摩擦的問題亟待解決，目前，缺乏一種具有防沖蝕耐摩擦性能好的防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材及其制備方法。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是針對(duì)上述問題，提供一種具有防沖蝕耐摩擦性能好的防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材及其制備方法。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了下列技術(shù)方案：本發(fā)明的一種防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材，所述防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材包括金屬基材基底，所述金屬基材基底由內(nèi)向外依次為金屬鈦層、氧化銦錫層、氮化鈦層、第一氧化硅層、鎳基合金層、氮化鋯鈦層、第二氧化硅層、氮化鉻鋯鈦層和氮化鉻鋯鋁鈦層。

進(jìn)一步地，所述金屬鈦層的厚度為18～30nm，所述氧化銦錫層的厚度為0.6～1.5μm，所述氮化鈦層的厚度為0.3～1.2μm，所述第一氧化硅層的厚度為0.2～0.8μm。

進(jìn)一步地，所述鎳基合金層的厚度為1.0～1.6μm，所述氮化鋯鈦層的厚度為0.2～0.8μm，所述第二氧化硅層的厚度為0.6～1.2μm，所述氮化鉻鋯鈦層的厚度為1.2～1.6μm，所述氮化鉻鋯鋁鈦層的厚度為1～1.4μm。

更進(jìn)一步地，所述金屬基材基底的材質(zhì)為不銹鋼、鐵或銅。

本發(fā)明所述的防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材的制備方法，包括如下步驟：

(1)采用平衡或非平衡磁控濺射方式，鍍膜設(shè)備置于潔凈度十萬級(jí)以內(nèi)、濕度小于60％的潔凈室內(nèi)，設(shè)備冷卻水溫度在15～25℃；鍍膜時(shí)本底真空要求：鍍膜室真空度＜2.3×10^-3Pa、真空室真空度＜1Pa；

(2)金屬基材基底經(jīng)清洗機(jī)清洗后，依次通過進(jìn)入室和隔離室，到達(dá)鍍膜室，進(jìn)入鍍膜室后，關(guān)閉隔離室與鍍膜室間的隔離閥，抽真空至本地真空，之后通入氬氣和工藝氣體維持真空度在0.2～0.8Pa；

(3)待鍍膜室腔體內(nèi)總氣壓穩(wěn)定后，將金屬基材基底正對(duì)濺射靶面，金屬基材基底與靶面之間的距離保持在5～18cm，連續(xù)開啟中頻電源、直流電源和射頻電源，依次在金屬基材基底膜層；

(4)鍍膜過程中基底傳輸速度保持平穩(wěn)均勻，速度范圍為0.6～2.8m/min，制得防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材。

進(jìn)一步地，在步驟(2)和(3)中，鍍制時(shí)工藝氣體為氧氣或氮?dú)狻?/p>

進(jìn)一步地，在步驟(3)中，電源采用恒功率的范圍為3～40kw或恒電流的范圍為3～30A。

有益效果：本發(fā)明具備較高的硬度、優(yōu)秀的防沖蝕和耐摩擦性能，致密均勻，顏色柔和。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明膜系采用金屬鈦層和金屬氮化物組成，金屬鈦層用于過渡并提高膜層結(jié)合力，金屬氮化物具備較高的硬度、耐摩擦和耐腐蝕性能。

(2)本發(fā)明的鎳基合金層提高了膜層防沖蝕、耐摩擦性能，各層之間無明顯界限，采用梯度變化特點(diǎn)，各層膜層元素之間金屬含量、膜層結(jié)構(gòu)梯度變化，且氮?dú)夂恳渤侍荻茸兓?/p>

(3)本發(fā)明膜層最外層為氮化鉻鋯鋁鈦膜，可在提高整體膜層的防沖蝕性能、耐摩擦性能的同時(shí)，具備低的摩擦系數(shù)，膜層摩擦系數(shù)小于0.39，提高了本發(fā)明的防沖蝕能力。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材的示意圖；

其中，0金屬基材基底、金屬鈦層1、氧化銦錫層2、氮化鈦層3、第一氧化硅層4、鎳基合金層5、氮化鋯鈦層6、第二氧化硅層7、氮化鉻鋯鈦層8、氮化鉻鋯鋁鈦層9。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，以下將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式作進(jìn)一步地詳細(xì)描述。

實(shí)施例1

本發(fā)明的一種防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材，所述防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材包括金屬基材基底0，所述金屬基材基底0由內(nèi)向外依次為金屬鈦層1、氧化銦錫層2、氮化鈦層3、第一氧化硅層4、鎳基合金層5、氮化鋯鈦層6、第二氧化硅層7、氮化鉻鋯鈦層8和氮化鉻鋯鋁鈦層9。

所述金屬鈦層1的厚度為18nm，所述氧化銦錫層2的厚度為1.5μm，所述氮化鈦層3的厚度為0.8μm，所述第一氧化硅層4的厚度為0.2μm。

所述鎳基合金層5的厚度為1.4μm，所述氮化鋯鈦層6的厚度為0.2μm，所述第二氧化硅層7的厚度為0.6μm，所述氮化鉻鋯鈦層8的厚度為1.6μm，所述氮化鉻鋯鋁鈦層9的厚度為1.2μm。

所述金屬基材基底0的材質(zhì)為不銹鋼。

本發(fā)明所述的防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材的制備方法，包括如下步驟：

(1)采用平衡或非平衡磁控濺射方式，鍍膜設(shè)備置于潔凈度十萬級(jí)以內(nèi)、濕度小于60％的潔凈室內(nèi)，設(shè)備冷卻水溫度在15℃；鍍膜時(shí)本底真空要求：鍍膜室真空度＜2.3×10^-3Pa、真空室真空度＜1Pa；

(2)金屬基材基底經(jīng)清洗機(jī)清洗后，依次通過進(jìn)入室和隔離室，到達(dá)鍍膜室，進(jìn)入鍍膜室后，關(guān)閉隔離室與鍍膜室間的隔離閥，抽真空至本地真空，之后通入氬氣和工藝氣體維持真空度在0.6Pa；鍍制時(shí)工藝氣體為氧氣。

(3)待鍍膜室腔體內(nèi)總氣壓穩(wěn)定后，將金屬基材基底正對(duì)濺射靶面，金屬基材基底與靶面之間的距離保持在18cm，連續(xù)開啟中頻電源、直流電源和射頻電源，依次在金屬基材基底膜層；鍍制時(shí)工藝氣體為氧氣或氮?dú)?。電源采用恒功率?0kw或恒電流為3A。

(4)鍍膜過程中基底傳輸速度保持平穩(wěn)均勻，速度范圍為0.6m/min，制得防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材。

實(shí)施例2

實(shí)施例2與實(shí)施例1的區(qū)別在于：本發(fā)明的一種防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材，所述金屬鈦層1的厚度為20nm，所述氧化銦錫層2的厚度為0.6μm，所述氮化鈦層3的厚度為0.3μm，所述第一氧化硅層4的厚度為0.6μm。

所述鎳基合金層5的厚度為1.0μm，所述氮化鋯鈦層6的厚度為0.8μm，所述第二氧化硅層7的厚度為0.8μm，所述氮化鉻鋯鈦層8的厚度為1.2μm，所述氮化鉻鋯鋁鈦層9的厚度為1μm。

所述金屬基材基底0的材質(zhì)為鐵。

本發(fā)明所述的防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材的制備方法，包括如下步驟：

在步驟(1)中，采用平衡或非平衡磁控濺射方式，鍍膜設(shè)備置于潔凈度十萬級(jí)以內(nèi)、濕度小于60％的潔凈室內(nèi)，設(shè)備冷卻水溫度在25℃；鍍膜時(shí)本底真空要求：鍍膜室真空度＜2.3×10^-3Pa、真空室真空度＜1Pa；

在步驟(2)中，金屬基材基底經(jīng)清洗機(jī)清洗后，依次通過進(jìn)入室和隔離室，到達(dá)鍍膜室，進(jìn)入鍍膜室后，關(guān)閉隔離室與鍍膜室間的隔離閥，抽真空至本地真空，之后通入氬氣和工藝氣體維持真空度在0.2Pa；鍍制時(shí)工藝氣體為氮?dú)狻?/p>

在步驟(3)中，待鍍膜室腔體內(nèi)總氣壓穩(wěn)定后，將金屬基材基底正對(duì)濺射靶面，金屬基材基底與靶面之間的距離保持在18cm，連續(xù)開啟中頻電源、直流電源和射頻電源，依次在金屬基材基底膜層；鍍制時(shí)工藝氣體為氧氣或氮?dú)?。電源采用恒功率?kw或恒電流為26A。

在步驟(4)中，鍍膜過程中基底傳輸速度保持平穩(wěn)均勻，速度范圍為2.8m/min，制得防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材。

實(shí)施例3

實(shí)施例3與實(shí)施例1的區(qū)別在于：本發(fā)明的一種防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材，所述金屬鈦層1的厚度為30nm，所述氧化銦錫層2的厚度為1.2μm，所述氮化鈦層3的厚度為1.2μm，所述第一氧化硅層4的厚度為0.8μm。

所述鎳基合金層5的厚度為1.6μm，所述氮化鋯鈦層6的厚度為0.6μm，所述第二氧化硅層7的厚度為1.2μm，所述氮化鉻鋯鈦層8的厚度為1.3μm，所述氮化鉻鋯鋁鈦層9的厚度為1.4μm。

所述金屬基材基底0的材質(zhì)為銅。

本發(fā)明所述的防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材的制備方法，包括如下步驟：

在步驟(1)中，采用平衡或非平衡磁控濺射方式，鍍膜設(shè)備置于潔凈度十萬級(jí)以內(nèi)、濕度小于60％的潔凈室內(nèi)，設(shè)備冷卻水溫度在23℃；鍍膜時(shí)本底真空要求：鍍膜室真空度＜2.3×10^-3Pa、真空室真空度＜1Pa；

在步驟(2)中，金屬基材基底經(jīng)清洗機(jī)清洗后，依次通過進(jìn)入室和隔離室，到達(dá)鍍膜室，進(jìn)入鍍膜室后，關(guān)閉隔離室與鍍膜室間的隔離閥，抽真空至本地真空，之后通入氬氣和工藝氣體維持真空度在0.8Pa；鍍制時(shí)工藝氣體為氧氣或氮?dú)狻?/p>

在步驟(3)中，待鍍膜室腔體內(nèi)總氣壓穩(wěn)定后，將金屬基材基底正對(duì)濺射靶面，金屬基材基底與靶面之間的距離保持在5cm，連續(xù)開啟中頻電源、直流電源和射頻電源，依次在金屬基材基底膜層；鍍制時(shí)工藝氣體為氧氣或氮?dú)?。電源采用恒功率的范圍?0kw或恒電流的范圍為30A。

在步驟(4)中，鍍膜過程中基底傳輸速度保持平穩(wěn)均勻，速度范圍為2.5m/min，制得防沖蝕耐摩擦鍍膜金屬基材。

盡管本文較多地使用了金屬基材基底0、金屬鈦層1、氧化銦錫層2、氮化鈦層3、第一氧化硅層4、鎳基合金層5、氮化鋯鈦層6、第二氧化硅層7、氮化鉻鋯鈦層8、氮化鉻鋯鋁鈦層9等術(shù)語，但并不排除使用其它術(shù)語的可能性。使用這些術(shù)語僅僅是為了更方便地描述和解釋本發(fā)明的本質(zhì)；把它們解釋成任何一種附加的限制都是與本發(fā)明精神相違背的。

本文中所描述的具體實(shí)施例僅僅是對(duì)本發(fā)明精神作舉例說明。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對(duì)所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，但并不會(huì)偏離本發(fā)明的精神或者超越所附權(quán)利要求書所定義的范圍。