钢基材表面铬-钛-碳-氮-氧系多元复合陶瓷膜及其制备方法

摘要

本发明涉及钢基表面铬-钛-碳-氮-氧系多元复合陶瓷膜及其制备方法，该复合陶瓷膜层由钢基体表面向外顺序依次为TiCrC层，TiCrCN层，TiCrN层，CrN层和Cr2O3层，总厚度为12～18微米。其制备方法为：将钢基制件置于密封容器加热至700～1000℃，混合通入高纯TiCl4蒸发气、CrCl4蒸发气、CH4和H2，其摩尔比3∶1∶10∶100，时间40～60分钟；混合通入高纯TiCl4蒸发气、CrCl4蒸发气、CH4、N2和H2，其摩尔比3∶1∶5∶60∶100，时间20～40分钟；混合通入高纯CrCl4蒸发气、N2和H2，其摩尔比3∶60∶100，时间30～50分钟；混合通入高纯CrCl4蒸发气、CO2和H2，其摩尔比3∶1∶100，时间30～50分钟。该复合陶瓷膜层硬度为Hv1800～Hv2500，与钢基的附着力为60～100牛顿，可有效保护钢基材料不受腐蚀介质的侵蚀。

主权项

钢基材表面铬‑钛‑碳‑氮‑氧系多元复合陶瓷膜，其特征在于，所述复合陶瓷膜层构成如下：由钢基材表面向外顺序依次为碳钛铬(TiCrC)层，碳氮钛铬(TiCrCN)层，氮钛铬(TiCrN)层，氮化铬(CrN)层和氧化铬(Cr2O3)层；所述复合陶瓷膜总厚度12～18微米，各单层符合如下特征：碳钛铬(TiCrC)层，钛∶铬＝0.6～0.8∶0.4～0.2原子比，厚度4～5微米；碳氮钛铬(TiCrCN)层，钛∶铬＝0.6～0.8∶0.4～0.2原子比，碳∶氮＝0.3∶0.7原子比，厚度2～4微米；氮钛铬(TiCrN)层，钛∶铬＝0.7∶0.3原子比，厚度2～3微米；氮化铬(CrN)层，厚度3～4微米；氧化铬(Cr2O3)层，厚度1～2微米。