一种纳米晶ZrB2超硬涂层及制备方法

本发明涉及硬质涂层及其制备技术，具体地说是一种超硬ZrB涂层及其制备工艺，采用高功率脉冲和脉冲直流复合磁控溅射技术在金属或合金基体上沉积ZrB涂层。靶材分别选用金属Zr和化合物ZrB（纯度均为wt.99.9%），前者用于基体表面的轰击清洗和沉积金属Zr过渡层，后者用于沉积ZrB涂层，镀膜过程始终在氩气气氛内进行。本发明涉及的ZrB涂层制备重复性好，并且容易工业化生产；制备出的ZrB涂层具有较高的熔点、硬度和弹性模量，良好的耐磨性能，而且组织结构致密、涂层与基体间的结合力强。

1.一种纳米晶ZrB₂超硬涂层的制备工艺，其特征在于：采用高功率脉冲和脉冲直流复合磁控溅射技术在金属或合金基体上沉积ZrB₂涂层。2.按照权利要求1所述ZrB₂涂层的制备工艺，其特征在于：先利用高功率脉冲技术溅射金属Zr靶，对基体表面进行轰击清洗随后沉积Zr过渡层，再采用脉冲直流技术溅射ZrB₂化合物靶材，在氩气气氛内非反应沉积ZrB₂涂层。3.按照权利要求2所述ZrB₂涂层的制备工艺，其特征在于：先将真空室的本底真空抽至3×10^-3Pa，然后在真空室内通入氩气对试样表面进行辉光放电清洗，压强升至3×10^-1Pa，加-600V直流偏压，放电清洗时间5min；之后开通高功率脉冲电源，平均输出功率0.8kW，控制金属Zr靶起辉，靶电流约50A，再轰击清洗5min；之后降低偏压至-100V，先沉积金属Zr过渡层5min，靶基距保持在100mm，沉积温度300℃；随后关闭高功率脉冲电源，开通脉冲直流电源，输出功率0.8kW，靶电流约3.8A，靶电压约350V，占空比60%，控制ZrB₂化合物靶材起辉，开始沉积ZrB₂涂层，靶基距保持100mm不变，工作压力控制在3×10^-1Pa，基体偏压仍为-100V；沉积时间根据工件具体要求而定。4.按照权利要求1所述的ZrB₂涂层的制备工艺，其特征在于：该ZrB₂涂层可应用于各种金属及合金基体；也可应用于陶瓷材料表面。