一种金属表面沉积铁+钒+钛+氮化钛的多层混合纳米强化层的制备工艺

摘要

本发明公开了一种金属表面沉积铁+钒+钛+氮化钛的多层混合纳米强化层的制备工艺，是利用磁控溅射技术，在铁基材料表面依次沉积纳米级厚度的铁+铁‑钒+钒+钒‑钛+钛+钛‑氮化钛的混合过渡层；最后再复合沉积纳米级的氮化钛强化层，形成结合力良好的多层混合过渡的复合强化层。本发明利用各种金属原子固溶度概念，寻求无限互溶且本身强度较高的合金元素作为过渡层，采用磁控溅射在金属材料基材表面沉积混合纳米过渡层，最后沉积氮化钛形成多层混合纳米强化层，使形成的过渡层成分梯度分布平缓，残余内应力较小，大大增加了膜基结合强度，增强了与基体的结合力，可以充分发挥表面氮化钛金属陶瓷薄膜的耐腐蚀、耐磨损、高硬度的特点。

主权项

一种金属表面沉积铁+钒+钛+氮化钛的多层混合纳米强化层的制备工艺，其特征是：包括如下步骤： （1）将金属材料基材放进丙酮和酒精的混合液中进行超声波清洗，取出后烘干；（2）将金属材料基材固定在炉内的工件架上，工件架公转的同时进行自转；关闭腔室门，开启真空系统，抽真空度达到极限值范围时，开启加热系统，加热至所设定的温度；（3）当腔室真空抽至背底真空时，通入氩气，开启偏压电源，对金属材料基材进行轰击活化清洗； （4）清洗结束后停止通气体，关闭偏压，继续抽真空，抽至背底真空时，通入氩气至所需工作气压，开启偏压电源；（5）开启纯铁磁控靶的电源，首先沉积一层纳米级纯铁层；（6）逐步关闭纯铁磁控靶的电源，开启纯钒磁控靶的电源，在已沉积有纯铁纳米级薄膜上混合沉积一层纳米级钒，此时形成的沉积层是：纯铁+铁‑钒+钒的混合层；（7）此时逐步关闭纯钒磁控把电源，开启纯钛磁控把电源，逐步形成纯铁+铁‑钒+钒+钒‑钛+钛的混合层；（8）最后仅仅保持钛磁控靶开启，通入氮气，调整氩氮流量比，在纯铁+铁‑钒+钒+钒‑钛+钛混合纳米过渡层上沉积氮化钛； （9）沉积结束后在真空中随炉冷却至60℃以下，取出工件即可。