本发明专利技术涉及表面防腐涂层技术领域，具体公开了一种AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法和涂层，包括在基底表面依次沉积Al层、AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及AlN层的步骤，还包括在沉积所述AlN层和/或所述AlSiN层的步骤之前，分别进行晶体生长调控处理的步骤。本发明专利技术提供的制备方法及涂层，形成了Al、Si元素双相梯度多层结构涂层，元素的梯度效应可以弱化腐蚀电荷的传输动力，提升涂层的耐腐蚀性能，同时采用晶体生长调控处理，抑制了AlSiN/AlN/Al层间的连续柱状生长缺陷，非连续生长结构封堵了腐蚀离子的渗入路径，进而极大提升了涂层的防腐性能。极大提升了涂层的防腐性能。极大提升了涂层的防腐性能。
【技术实现步骤摘要】
一种AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法及涂层
[0001]本专利技术属于表面防腐涂层
，具体而言，它涉及一种AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法及涂层。
技术介绍
[0002]镁、铝基轻金属及其合金由于出色的性能，已经被广泛应用于航空航天、汽车工业、生物医疗、电子数码等领域。然而它们的耐腐蚀性能极差，特别是镁合金，快速腐蚀降解严重制约他们在工业生产中的进一步应用。因此，如何提高镁、铝基轻金属及其合金的耐蚀性已成它们广泛应用和产业化必须急需解决的瓶颈问题。到目前为止，很多研究都致力于提升镁、铝基轻金属及其合金的耐腐蚀性能。如净化、合金化、热处理和涂层等技术，其中，表面涂层技术能有效地将镁合金从腐蚀介质中分离出来，提高耐蚀性，延长基底服役寿命。由于其经济性和有效性，表面涂层技术被认为是提升镁、铝基轻金属及其合金耐腐蚀性能最有潜力的技术方案。
[0003]目前，镁、铝基轻金属及其合金上的涂层主要包括纯金属涂层、聚合物涂层、无机化合物涂层、陶瓷涂层等。在众多的涂层材料中，陶瓷涂层，如AlN、SiN等，具有良好的化学惰性、稳定性和优异硬度等特性，并且原料易得、价格便宜、容易制备，因此用陶瓷涂层保护的镁、铝基轻金属及其合金往往具有很强的可控性、广泛的选择性和简单操作性，也是目前非常主流的解决方案。尽管如此，沉积在镁、铝基轻金属及其合金表面的陶瓷基涂层并不是完美无缺，也存在相应的缺陷，如陶瓷涂层的硬度高、内应力大，这导致沉积在镁、铝基轻金属及其合金表面的陶瓷基涂层和基底的结合力差。针对这一问题，目前主流的技术方案是设计梯度多层涂层。
[0004]然而，由于陶瓷涂层固有的生长特性，特别是物理气相沉积方法制备的陶瓷涂层，相同元素的涂层之间容易发生层间连续生长的缺陷，这种缺陷为腐蚀介质提供腐蚀通道，较大程度上限制了梯度多层涂层的防腐性能。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的在于，提供一种AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法及涂层，该方法能够改善梯度多层涂层的防腐性能。
[0006]第一方面，本专利技术提供一种AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法，包括在基底表面依次沉积Al层、AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及AlN层的步骤，还包括在沉积所述AlN层和/或所述AlSiN层的步骤之前，进行晶体生长调控处理的步骤；
[0007]其中，沉积所述AlN层之前的晶体生长调控处理的步骤，包括将所述基底上沉积的所述Al层在含氧气氛中进行暴露处理或在含氧气氛中进行氧离子轰击处理中的至少一种；和/或，
[0008]沉积所述AlSiN层之前的晶体生长调控处理的步骤，包括将所述基底上沉积的
AlN/Al层在含氧气氛中进行暴露处理或在含氧气氛中进行氧离子轰击处理中的至少一种。
[0009]可选的，沉积Al层、AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及AlN层的步骤采用真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀膜、离子镀膜和分子束外延镀膜中的至少一种。
[0010]可选的，沉积所述AlN层之前的晶体生长调控处理的步骤，包括将所述基底上沉积的Al层在大气气氛中进行暴露处理；和/或，
[0011]沉积所述AlSiN层之前的晶体生长调控处理的步骤，包括将所述基底上沉积的AlN/Al层在大气气氛中进行暴露处理。
[0012]可选的，沉积所述Al层、AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及AlN层的步骤采用磁控溅射镀膜。
[0013]可选的，沉积所述Al层、AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及AlN层包括以下步骤：
[0014](1)将抛光后的基底置于磁控溅射镀膜机的溅射腔室中，抽真空后，在氩气氛围下进行离子轰击刻蚀；
[0015](2)在氩气氛围下开启Al靶直流电源，在所述基底表面沉积Al层；
[0016](3)将沉积的Al层进行晶体生长调控处理，在大气气氛中进行暴露处理5min以上；
[0017](4)在氩气和氮气的混合氛围下开启Al靶电源，在所述Al层的表面沉积AlN层；
[0018](5)将沉积的AlN层进行晶体生长调控处理，在大气气氛中进行暴露处理5min以上；
[0019](6)在氩气和氮气的混合氛围下同时开启Al靶、Si靶电源，在所述AlN层的表面沉积AlSiN层；
[0020](7)在氩气和氮气的混合氛围下开启Si靶电源，在所述AlSiN层的表面沉积SiN层；
[0021](8)在氩气氛围下开启Si靶电源，在所述SiN层的表面沉积Si层；
[0022](9)在氩气和氮气的混合氛围下开启Al靶电源，在所述Si层的表面沉积AlN层。
[0023]可选的，经过晶体生长调控处理，沉积的所述AlN/Al层包括AlN(100)、(101)、(102)和(112)的晶面衍射峰；和/或，
[0024]经过晶体生长调控处理，沉积的AlSiN/AlN/Al层包括AlN(100)和(110)的晶面衍射峰。
[0025]可选的，经过晶体生长调控处理，沉积的所述AlN/Al层中AlN(101)晶面的平均晶粒尺寸为14.6nm；和/或，
[0026]经过晶体生长调控处理，沉积的所述AlSiN/AlN/Al层中AlN(100)晶面的平均晶粒尺寸为12.5nm。
[0027]可选的，所述AlN层和Al层之间为非连续柱状生长；和/或，所述AlSiN层和AlN层之间为非连续柱状生长。
[0028]第二方面，本专利技术提供一种AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层，由前述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法得到。
[0029]可选的，所述Al层的厚度为0.3
‑
1.5μm，所述AlN层的厚度为0.3
‑
1.5μm，所述AlSiN层的厚度为0.3
‑
1.5μm，所述SiN层的厚度为0.1
‑
0.6μm，所述Si层的厚度为0.1
‑
0.6μm，所述AlN层的厚度为0.1
‑
0.6μm。
[0030]可选的，所述AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构在3.5wt％NaCl溶液中的腐蚀电势值为
‑
1.46V，腐蚀电流密度为4.75
×
10
‑
10
A/cm2，极化电阻为5.48
×
107Ω/cm2，腐蚀
速率为5.52
×
10
‑6mm/year。
[0031]综上所述，本专利技术具有以下至少一种有益效果：
[0032]1.本专利技术提供一种AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法，在基底上依次沉积Al层本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法，其特征在于，包括在基底表面依次沉积Al层、AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及AlN层的步骤，还包括在沉积所述AlN层和/或所述AlSiN层的步骤之前，进行晶体生长调控处理的步骤；其中，沉积所述AlN层之前的晶体生长调控处理的步骤，包括将所述基底上沉积的所述Al层在含氧气氛中进行暴露处理或在含氧气氛中进行氧离子轰击处理中的至少一种；和/或，沉积所述AlSiN层之前的晶体生长调控处理的步骤，包括将所述基底上沉积的AlN/Al层在含氧气氛中进行暴露处理或在含氧气氛中进行氧离子轰击处理中的至少一种。2.根据权利要求1所述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法，其特征在于，沉积Al层、AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及AlN层的步骤采用真空蒸镀、溅射镀膜、电弧等离子体镀膜、离子镀膜和分子束外延镀膜中的至少一种。3.根据权利要求1或2所述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法，其特征在于，沉积所述AlN层之前的晶体生长调控处理的步骤，包括将所述基底上沉积的Al层在大气气氛中进行暴露处理；和/或，沉积所述AlSiN层之前的晶体生长调控处理的步骤，包括将所述基底上沉积的AlN/Al层在大气气氛中进行暴露处理。4.根据权利要求1或2所述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法，其特征在于，沉积所述Al层、AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及AlN层的步骤采用磁控溅射镀膜。5.根据权利要求4所述的AlN/Si/SiN/AlSiN/AlN/Al多层梯度结构涂层的制备方法，其特征在于，沉积所述Al层、AlN层、AlSiN层、SiN层、Si层以及AlN层包括以下步骤：(1)将抛光后的基底置于磁控溅射镀膜机的溅射腔室中，抽真空后，在氩气氛围下进行离子轰击刻蚀；(2)在氩气氛围下开启Al靶直流电源，在所述基底表面沉积Al层；(3)将沉积的Al层进行晶体生长调控处理，在大气气氛中进行暴露处理5min以上；(4)在氩气和氮气的混合氛围下开启Al靶电源，在所述Al层的表面沉积AlN层；(5)将沉积的AlN层进行晶体生长调控处理，在大气气氛...
【专利技术属性】
技术研发人员：李凤吉，史训旺，张善勇，赵明华，秦瀚勋，
申请(专利权)人：深圳森丰真空镀膜有限公司，
类型：发明
国别省市：
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