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专利摘要

本发明公开了一种类牡蛎壳的仿生多层强韧化薄膜，该薄膜具有多层复合结构，采用非晶金属层和纳米复合结构层交互叠加的方式形成。纳米复合结构层是指具有“非晶相包覆纳米晶相的复合结构”的单层，非晶金属层相当于牡蛎壳的有机质层，纳米复合结构层相当于牡蛎壳的方解石板条层。该薄膜采用电弧离子镀复合磁控溅射技术制备得到，制备的薄膜具有类牡蛎壳的多层复合结构，结构致密，界面层清晰，通过控制薄膜单层的厚度，实现薄膜高硬度、高强度、高韧性、低摩擦和优异的耐磨损性能，并具有一定的高温自润滑性能。 ......

基本信息

专利类型:
发明专利
申请/专利号:
CN201610398362.X
申请日期:
2016-06-07
专利申请人:
中国科学院兰州化学物理研究所
分类号:
C23C14/35;C23C14/32;C23C14/16;C23C14/18;C23C14/20;C23C14/06;C23C14/02
发明/设计人:
吴贵智，史鑫，鲁志斌，张广安
权利要求: 1.类牡蛎壳的仿生多层强韧化薄膜，其特征在于该薄膜为非晶金属层和纳米复合结构层交互叠加形成的具有多层复合结构的薄膜，所述纳米复合结构层为具有“非晶相包覆纳米晶相的复合结构”的单层；该薄膜通过以下方法制备得到：1）将基体超声清洗后用干燥氮气吹干，夹持在镀膜设备转架台上，关闭真空腔炉门，抽真空至5×10-3Pa，开启转架台，转架台转速为6~15转/分钟；2）真空腔内通入氩气，真空度维持在1Pa，偏压为-800V，清洗时间为15~30min；之后开启电弧靶，进一步进行离子轰击清洗，偏压维持在-800V，持续5~10min，轰击清洗完成后关闭电弧靶；3）调节氩气流量，使真空度维持在0.6Pa，开启电弧靶，沉积金属粘结层，偏压为-300V，沉积时间为5~10min；4）调节偏压至-100V，开启磁控溅射4个阴极靶沉积纳米复合层；工作气体为Ar和N2，沉积过程中，沉积室真空度为0.6Pa，电弧靶持续开启，基体在镀膜过程中随转架台做圆周运动；控制转架台转速即可交替沉积具有不同厚度的非晶金属层和纳米复合结构层，最表层为纳米复合结构层；调节镀膜时间从而得到不同厚度的类牡蛎壳的仿生多层强韧化薄膜；所述阴极靶的靶材为Ti靶、Cr靶、Al靶、C靶、Si靶、Mo靶、V靶、TiAl靶、AlSi靶、B4C靶或WC靶，所述4个阴极靶中至少包含C靶、Si靶中的一个；所述非晶金属层的厚度为2.0nm~10.0nm。2.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于所述薄膜的总厚度为0.5µm~30.0µm；纳米复合结构层的厚度为8.0nm~100.0nm。3.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于所述电弧靶为单列电弧靶、单一柱形弧靶或单一平面弧靶，靶材为Ti靶、Cr靶、TiAl靶、CrAl靶、Mo靶或V靶。4.如权利要求1所述的薄膜，其特征在于所述基体为钢、钛合金、铝合金、玻璃、氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、碳化物陶瓷、单晶硅、聚醚醚酮或橡胶。