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专利号: 2021114224826
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
联系人

摘要:

权利要求书:

1.铜制齿轮淬火感应传感器陶瓷镀层,其特征在于:以薄膜热膨胀系数递减为顺序,依次沉积Cu‑Ti‑Zr薄膜、Ti‑Zr薄膜与(Ti,Zr)N+(Zr,Ti)N薄膜,形成纳米结构多层膜材料作为镀层,所述薄膜厚度为2.5μm‑10μm。

2.根据权利要求1所述的铜制齿轮淬火感应传感器陶瓷镀层,其特征在于:所述的Cu‑Ti‑Zr薄膜为复合膜结构,Cu‑Ti‑Zr复合膜包括fcc‑Cu、hcp‑Ti及hcp‑Zr三相结构,Cu、Ti、Zr的原子百分含量依次为41.7%、41.2%与17.1%;所述Cu‑Ti‑Zr复合膜经600℃‑700℃真空退火后诱发Cu‑Ti‑Zr层与衬底间的扩散,并在层内/间形成Cu4Ti3与Cu4Ti相。

3.根据权利要求1所述的铜制齿轮淬火感应传感器陶瓷镀层,其特征在于:所述的Cu‑Ti‑Zr薄膜、Ti‑Zr薄膜组成多层膜结构,Cu‑Ti‑Zr/Ti‑Zr多层膜中包括fcc‑Cu、hcp‑Ti及hcp‑Zr三相结构,Cu、Ti、Zr的原子百分含量依次为15.2%、60.6%与24.2%;所述Cu‑Ti‑Zr/Ti‑Zr多层膜经700℃‑800℃真空退火后诱发层内/间的扩散,并在层内/间形成Cu4Ti3、Cu4Ti、Cu3Ti、Cu10Zr7与ZrCu相。

4.根据权利要求1所述的铜制齿轮淬火感应传感器陶瓷镀层,其特征在于:所述的Cu‑Ti‑Zr薄膜、Ti‑Zr薄膜与(Ti,Zr)N+(Zr,Ti)N薄膜组成多层膜结构,Cu‑Ti‑Zr/Ti‑Zr/(Ti,Zr)N+(Zr,Ti)N多层膜中包括fcc‑Cu、hcp‑Ti、hcp‑Zr、fcc‑TiN与fcc‑ZrN五相结构,Cu、Ti、Zr、N的原子百分含量依次为16.1%、48.3%、18.3%与17.3%;所述Cu‑Ti‑Zr/Ti‑Zr/(Ti,Zr)N+(Zr,Ti)N多层膜经800℃‑900℃真空退火后诱发层内/间的扩散,并在层内/间形成Cu4Ti3、Cu4Ti、Cu3Ti、Cu10Zr7与ZrCu相。

5.根据权利要求1所述的铜制齿轮淬火感应传感器陶瓷镀层,其特征在于:该镀层薄膜材料在经过高真空退火处理以后,薄膜的膜基结合力由退火之前的4.262N提升到了退火后的20N以上。

6.铜制齿轮淬火感应传感器陶瓷镀层的制备方法,其特征在于:包括下述步骤:

1)利用多靶共聚焦非平衡磁控溅射制备不同Cu含量的Cu‑Ti‑Zr复合薄膜,获得Cu‑Ti‑Zr薄膜材料与Cu靶的溅射功率;在Cu‑Ti‑Zr薄膜的基础上固定Ti靶与Zr靶的功率不变,关闭Cu靶挡板,控制第二层Ti‑Zr薄膜的沉积时间,制备Cu‑Ti‑Zr/Ti‑Zr多层膜;获得Cu‑Ti‑Zr/Ti‑Zr多层薄膜材料与第二层Ti‑Zr薄膜的沉积时间;固定Ti、Zr靶功率不变,在Cu‑Ti‑Zr/Ti‑Zr多层膜上通入氮气,生成Cu‑Ti‑Zr/Ti‑Zr/(Ti,Zr)N+(Zr,Ti)N多层膜材料;

2)将衬底Cu先后用水、丙酮、无水乙醇超声清洗5min‑10min,吹干后固定在溅射室可旋转的基片台上,关闭样品挡板,将纯度为99.9%的Ti靶、Cu靶与Zr靶分别固定在磁控溅射仪的三个射频枪上;

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3)将溅射室的气压抽至6.0×10 Pa以下,通入纯度为99.999%的氩气,流量控制为

10sccm,溅射室气压保持在0.25Pa;

4)关闭样品挡板,调节Ti靶、Cu靶与Zr靶功率均为50W,溅射5min‑10min以清洗靶材表面杂质;

5)通入氩气使溅射室气压保持在0.3Pa,调节Ti靶功率为150W,Zr靶功率60W,打开样品挡板,样品旋转速度保持为6r/min,调节Cu靶功率为步骤(1)获得的溅射功率,沉积Cu‑Ti‑Zr复合膜,时间为2h;沉积结束后,固定Ti靶与Zr靶功率不变,关闭Cu靶挡板,控制第二层Ti‑Zr薄膜的沉积时间,在Cu‑Ti‑Zr薄膜上继续沉积Ti‑Zr薄膜,沉积时间分别为1h、2h、3h、

4h、5h;沉积结束后,固定Ti、Zr靶功率不变,关闭样品挡板,通入纯度为99.999%的氮气,流量控制分别为0.1sccm、15min;0.5sccm、20min;1sccm、25min;2sccm、30min;3sccm、40min,溅射室气压保持在0.3Pa,氩氮气体流量比随着氮气流量的增大而变化最终氩氮比为10:3,打开样品挡板,在Cu‑Ti‑Zr/Ti‑Zr多层膜上继续沉积(Ti,Zr)N+(Zr,Ti)N薄膜,时间为

2h10min;获得Cu‑Ti‑Zr/Ti‑Zr/(Ti,Zr)N+(Zr,Ti)N多层膜材料镀层。