【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及钨铜合金表面防护涂层，具体涉及钨铜合金表面的一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层及其制备方法。
技术介绍
1、钨铜合金作为一种典型的“伪合金”，具有较好的导电导热性、高温强度和一定的塑性，广泛应用于航天航空、电子电力、冶金、机械等行业。尤其在军工领域，如导弹、火箭发动机的喷管、燃气舵、空气舵、鼻锥等高温工况下具有良好的应用。然而，钨铜合金硬度较低，表面容易出现划痕等损伤；在海洋环境(3.5％ nacl)和酸雨(ph＝3.5)环境中，钨铜合金中cu相易发生腐蚀，尤其是在酸性环境中cl离子的引入会使得原本稳定的wo3氧化膜转变为不稳定wo3/wo2的复合氧化膜，降低了基体的耐蚀性能。此外，侵蚀性cl离子的存在会加速cu粘结剂在酸性和中性溶液中的溶解，从而诱发钨相脱落，加快w-cu合金的腐蚀速率，限制其在实际工况中的应用。因此，有必要对钨铜合金表面进行改性处理以优化其性能。传统的氮化物涂层在室温下具有良好的机械性能，然而，其较为粗大的柱状晶体结构往往为腐蚀介质的侵入提供了通道。氧化物涂层具有良好的热/化学稳定性，但机械性能较差，受到冲击时涂层易发生崩碎。纳米多层氮氧化物涂层结合了两者的优点，具有优异的力学性能、致密的涂层结构和优秀的耐腐蚀性能。
2、物理气相沉积(pvd)是一种应用广泛，对环境无污染的绿色环保的表面处理方法，其在基体表面沉积的涂层具有高硬度，高耐磨性等特性。电弧离子镀技术由于其离化率高、沉积速率快，可制备出涂层致密，结合力强的高质量涂层，在工业应用中占比较大。制备氮氧化物涂层可改善涂层结构，显著提升
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于解决如何利用pvd镀膜工艺制备满足钨铜合金耐腐蚀的要求的涂层的问题，提供了一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层及其制备方法，采用不同转动方式制备具有不同调制结构的alcron涂层。
2、为了实现上述目的，本专利技术公开了一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层，所述涂层从内至外依次包括：钨铜合金基体、crn过渡层、alcron纳米多层工作层。
3、所述crn过渡层厚度为0.2～0.5μm，所述alcron纳米多层工作层厚度为2～3μm。
4、所述alcron纳米多层工作层中各组分含量如下：al含量20％～40％，cr含量10％～20％，o含量20％～40％，n含量20％～40％。
5、本专利技术还公开了上述纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：
6、s1，将基体抛光后经过丙酮、酒精、纯水超声清洗，烘干；
7、s2，将步骤s1中获得的基体装夹至转架，多弧离子镀腔体抽真空，开启刻蚀清洗程序，在多弧离子镀腔体中充入氩气，清洗基体表面污染物；
8、s3，刻蚀结束后降低偏压，依次沉积crn过渡层，alcron工作面层；
9、s4，待步骤s3中的沉积结束后，多弧离子镀腔体温度降低至120℃以下，得到纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层。
10、所述步骤s1中，丙酮、酒精、纯水各超声清洗时间为15min，烘干时间为30min。
11、所述步骤s2中，刻蚀清洗程序具体过程如下：当多弧离子镀腔体真空度低于5×10-1pa后开启加热系统，将腔体加热至300～500℃；转架转速为0.5～4.5r/min，再次抽真空至5×10-3pa，开启刻蚀程序，在多弧离子镀腔体中充入ar2气体，设置柱弧电源为80～180a，基体偏压设置为-40～-80v，清洗基体表面污染物。
12、所述步骤s3中，沉积crn过渡层具体条件如下：调整弧电流为80～120a，氮气流量500～650sccm，沉积crn过渡层，沉积时间为30～60min。
13、所述步骤s3中，沉积alcron纳米多层工作层具体条件如下：调整弧电流为100～130a，氮气流量500～650sccm，氧气流量为10～80sccm，设置靶材开启数量为1～3块，样品转动方式为公转或公转+自转，沉积alcron工作面层，沉积时间为120～240min。
14、与现有技术比较本专利技术的有益效果在于：
15、1、本专利技术提供了一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层及其制备方法，该方法采用多弧离子镀技术制备crn过渡层/alcron工作面层的纳米多层涂层，涂层结构存在“富氮层”-“富氧层”自组织交替纳米多层结构，并且涂层柱状晶晶粒生长被中断，呈局部非共格生长；
16、2、本专利技术制备过程中利用等离子分布不均特性，改变转动方式制备不同调制结构纳米多层，自组织纳米多层结构氮氧化物涂层改善力学性能，提高耐腐蚀性能。实验测试表明，自转复合公转工况下，alcron-2涂层在酸性盐雾测试下失效时间可延长到180h，测试324h后表面无涂层剥落，具有较好的耐腐蚀效果；
17、3、本专利技术制备的纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层，其子层厚度约为10nm或以下，采用了改变旋转方式和开启靶材数量的方法，制备过程更为简便。
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1.一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层，其特征在于，所述涂层从内至外依次包括：钨铜合金基体、CrN过渡层、AlCrON纳米多层工作层。
2.如权利要求1所述的一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层，其特征在于，所述CrN过渡层厚度为0.2～0.5μm，所述AlCrON纳米多层工作层厚度为2～3μm。
3.如权利要求1所述的一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层，其特征在于，所述AlCrON纳米多层工作层中各组分含量如下：Al含量20％～40％，Cr含量10％～20％，O含量20％～40％，N含量20％～40％。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S1中，丙酮、酒精、纯水各超声清洗时间为15min，烘干时间为30min。
6.如权利要求4所述的一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S2中，刻蚀清洗程序具体过程如下：当多弧离子镀腔体真空度低于5×10-1Pa后开启加热系统
7.如权利要求4所述的一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，沉积CrN过渡层具体条件如下：调整弧电流为80～120A，氮气流量500～650sccm，沉积CrN过渡层，沉积时间为30～60min。
8.如权利要求4所述的一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤S3中，沉积AlCrON纳米多层工作层具体条件如下：调整弧电流为100～130A，氮气流量500～650sccm，氧气流量为10～80sccm，设置靶材开启数量为1～3块，样品转动方式为公转或公转+自转，沉积AlCrON工作面层，沉积时间为120～240min。
...【技术特征摘要】
1.一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层，其特征在于，所述涂层从内至外依次包括：钨铜合金基体、crn过渡层、alcron纳米多层工作层。
2.如权利要求1所述的一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层，其特征在于，所述crn过渡层厚度为0.2～0.5μm，所述alcron纳米多层工作层厚度为2～3μm。
3.如权利要求1所述的一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层，其特征在于，所述alcron纳米多层工作层中各组分含量如下：al含量20％～40％，cr含量10％～20％，o含量20％～40％，n含量20％～40％。
4.一种如权利要求1～3任一项所述的纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
5.如权利要求4所述的一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s1中，丙酮、酒精、纯水各超声清洗时间为15min，烘干时间为30min。
6.如权利要求4所述的一种纳米结构氮氧化物耐腐蚀涂层的制备方法，其特征在于，所述步骤s2中，...
【专利技术属性】
技术研发人员：张腾飞，张泽，张世宏，王拓，朱晓哲，李岗飞，
申请(专利权)人：安徽工业大学，
类型：发明
国别省市：
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