1.一种抗高温循环氧化的厚Ti/TiAlYN多层涂层的制备方法,其特征在于,该Ti/TiAlYN多层涂层由多个周期的Ti子层和TiAlYN子层组成,先在TC4钛合金基体上沉积一层TiAlYN子层,然后沉积Ti子层,TiAlYN子层和Ti子层依次交替叠加沉积,最外层为TiAlYN子层;
采用通用的多弧离子镀设备,靶材为TiAlY靶和纯Ti靶,氩气为工作气体,氮气为反应气体,包括如下步骤:
(1)基体清洗
将研磨、抛光处理好的基体样品经超声清洗后吹干,挂在多弧离子镀真空室内的样品架上,进行辉光清洗;
(2)交替沉积TiAlYN子层和Ti子层在步骤(1)进行基体清洗以后,进行TiAlYN子层和Ti子层的交替沉积:首先沉积TiAlYN子层,关闭氩气流量计并通入氮气,基体施加偏压,打开TiAlY靶材电流;之后进行Ti子层沉积,关闭TiAlY靶材电流,通入氩气,切断氮气,基体施加偏压,打开Ti靶材电流,进行Ti子层沉积;
(3)最外层TiAlYN子层沉积在步骤(2)最后一层Ti子层沉积完毕后,再沉积一层TiAlYN最外层,关闭Ti靶电流和氩气流量计,通入氮气,基体施加负偏压值,打开TiAlY靶材电流,进行最外层TiAlYN子层沉积;
步骤(2)中:在进行TiAlYN子层沉积时,维持真空室气压在2.0 2.5Pa,脉冲负偏压值为~
550 600V,占空比为20% 25%,靶材电流为60 80A,沉积时间为8 10min;在进行Ti子层沉积~ ~ ~ ~
时,通入氩气,关闭氮气,真空度维持在0.3 0.5Pa,基体施加负偏压值为150 200V,占空比~ ~
为20% 30%,靶材电流为60 80A,沉积时间为0.5 7min;
~ ~ ~
步骤(3)最外层TiAlYN沉积时,维持真空室气压在2.0 2.5Pa,脉冲负偏压值为550~ ~
600V,占空比为20% 25%,靶材电流为60 80A,沉积时间为19 20min。
~ ~ ~
2.按照权利要求1所述的抗高温循环氧化的厚Ti/TiAlYN多层涂层的制备方法,其特征在于,位于内层的每个TiAlYN子层的厚度为1.0 3.0μm,最外层TiAlYN厚度为3.0 5.0μm,每~ ~
个Ti子层厚度为0.05 0.65μm,Ti/TiAlYN多层涂层的层数为11 21层中的奇数。
~ ~
3.按照权利要求1所述的抗高温循环氧化的厚Ti/TiAlYN多层涂层的制备方法,其特征在于,优选的,Ti/TiAlYN多层涂层的总厚度为14.3 17.8μm。
~
4.按照权利要求1所述的抗高温循环氧化的厚Ti/TiAlYN多层涂层的制备方法,其特征在于,步骤(1)中,基体为TC4钛合金,采用尺寸为10 20×5 15×1 3mm的块体;基体清洗过~ ~ ~
程是将抛光好的基体放入丙酮和乙醇溶液中,超声清洗10 20min,用吹风机吹干后挂在真~
‑3
空室的样品架上,待真空室气压到9.0×10 Pa以下后,通入氩气,维持真空度在0.2 0.4Pa,~
基体施加负偏压值为800 1000V,占空比为60 80%,对基体进行10 30min的氩离子辉光清~ ~ ~
洗。
5.按照权利要求1所述的抗高温循环氧化的厚Ti/TiAlYN多层涂层的制备方法,其特征在于,步骤(2)中,TiAlY靶材原子比Ti:Al:Y=10:9:1,直径为80 120mm,高度为50 70mm;Ti~ ~
靶纯度为99.99wt%,直径为80 120mm,高度为50 70mm,靶材基体距离为180 220mm;TiAlYN~ ~ ~
子层中,原子比Ti: Al:Y:N=10:9:1:20。
6.按照权利要求1所述的抗高温循环氧化的厚Ti/TiAlYN多层涂层的制备方法,其特征在于,步骤(2)和步骤(3)中,基体加热温度为180 220℃。
~
7.按照权利要求1所述的抗高温循环氧化的厚Ti/TiAlYN多层涂层的制备方法,其特征在于,步骤(1)至(3)中,样品架转速为5 15rpm。
~