CN111020479B - 一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层及其制备方法以及制备方法所用的装置 - Google Patents

一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层及其制备方法以及制备方法所用的装置 Download PDF

Info

Publication number
CN111020479B
CN111020479B CN201911355671.9A CN201911355671A CN111020479B CN 111020479 B CN111020479 B CN 111020479B CN 201911355671 A CN201911355671 A CN 201911355671A CN 111020479 B CN111020479 B CN 111020479B
Authority
CN
China
Prior art keywords
deposition
tisin
film layer
tisicn
high shielding
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201911355671.9A
Other languages
English (en)
Other versions
CN111020479A (zh
Inventor
廖斌
欧阳晓平
何光宇
何卫锋
罗军
陈琳
张旭
吴先映
庞盼
韩然
英敏菊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing Normal University
Original Assignee
Beijing Normal University
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing Normal University filed Critical Beijing Normal University
Priority to CN201911355671.9A priority Critical patent/CN111020479B/zh
Publication of CN111020479A publication Critical patent/CN111020479A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN111020479B publication Critical patent/CN111020479B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0641—Nitrides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
    • C23C14/0036—Reactive sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/04—Coating on selected surface areas, e.g. using masks
    • C23C14/042—Coating on selected surface areas, e.g. using masks using masks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/08—Oxides
    • C23C14/081—Oxides of aluminium, magnesium or beryllium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/24—Vacuum evaporation
    • C23C14/32—Vacuum evaporation by explosion; by evaporation and subsequent ionisation of the vapours, e.g. ion-plating
    • C23C14/325—Electric arc evaporation
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/3485—Sputtering using pulsed power to the target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C23C14/35—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering
    • C23C14/352—Sputtering by application of a magnetic field, e.g. magnetron sputtering using more than one target
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/04—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material
    • C23C28/042—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D only coatings of inorganic non-metallic material including a refractory ceramic layer, e.g. refractory metal oxides, ZrO2, rare earth oxides
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C28/00—Coating for obtaining at least two superposed coatings either by methods not provided for in a single one of groups C23C2/00 - C23C26/00 or by combinations of methods provided for in subclasses C23C and C25C or C25D
    • C23C28/40—Coatings including alternating layers following a pattern, a periodic or defined repetition

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

本发明提供了一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层及其制备方法以及制备方法所用的装置，属于薄膜沉积技术领域。本发明提供的高遮挡件抗腐蚀多元涂层的制备方法，包括以下步骤：以碳硅靶和碳硅钛靶为阴极，利用磁过滤沉积法、多弧沉积法和第一高功率脉冲磁控法在高遮挡件基体交替循环沉积TiSiN膜层和TiSiCN膜层，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；利用第二高功率脉冲磁控法在所述TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层。本发明利用磁过滤沉积、多弧沉积和高功率脉冲磁控三种方法配合使用，制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层抗冲蚀性能、抗盐雾、抗酸碱腐蚀等特性优异。

Description

一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层及其制备方法以及制备方法所 用的装置
技术领域
本发明涉及薄膜沉积技术领域，具体涉及一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层及其制备方法以及制备方法所用的装置。
背景技术
直升机或运输机在沙漠环境中起飞、降落和低空盘旋时，其发动机不可避免会吸入大量砂粒，这些砂粒反复冲击压气机叶片，引起材料发生磨损和产生疲劳裂纹；直升机或运输机在海洋环境中起飞、降落和低空盘旋时，其发动机也会不可避免吸入大量盐水，叶片在高速旋转过程中由于热-盐-力的作用会发生严重腐蚀；严重影响航空发动机的飞行安全可靠性，大大降低其使用寿命。
为了提高发动机抗砂尘冲击、腐蚀等性能，一般需要在压气机叶片表面沉积硬质和高致密的涂层。但是，涂层致密性越高膜层内应力越大，会使涂层脆性增大，导致其韧性不足；涂层致密性越低则膜层内应力越小，膜层相对致密性越差，在高盐雾环境下耐腐蚀性能越差。因此，现有的抗腐蚀涂层不能同时满足增加叶片表面涂层的韧性和抗腐蚀性能的要求。
发明内容
本发明的目的在于提供一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层及其制备方法以及制备方法所用的装置。本发明提供的制备方法能够同时增加涂层的硬抗冲蚀磨损性能和抗腐蚀性能。
为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：
本发明提供了一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层的制备方法，包括以下步骤：
以碳硅靶和碳硅钛靶为阴极，利用磁过滤沉积法、多弧沉积法和第一高功率脉冲磁控法在高遮挡件基体交替循环沉积TiSiN膜层和TiSiCN膜层，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；
利用第二高功率脉冲磁控法在所述TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层。
优选的，所述高遮挡件基体与TiSiN/TiSiCN复合交替层中的TiSiN膜层或TiSiCN膜层接触；所述Al2O3膜层与TiSiN/TiSiCN复合交替层中的TiSiN膜层或TiSiCN膜层接触。
优选的，所述磁过滤沉积法的工作条件包括：阴极靶材为碳硅靶，电流为1～50A，脉冲磁场方向与阴极平面的角度为45～90°，阴极起弧电流为1～100A，磁过滤电流强度为1.0～2.0A。
优选的，所述多弧沉积法的的工作条件包括：阴极靶材为碳硅靶，阴极起弧电流为1～120A，弧压为10～40V。
优选的，所述第一高功率脉冲磁控法的工作条件包括：阴极靶材为碳硅钛靶，起弧功率为2～12kW，电压为0～400V，电流为0～300A，脉冲偏压的电压为20～50kV，脉冲宽度为0.1～1.2ms，脉冲频率为1～100Hz，占空比为0～1/10000，峰值功率为5～15kW，沉积时间为1～10h。
优选的，所述第二高功率脉冲法的工作条件包括：阴极靶材为铝靶材，脉冲偏压的电压为20～50kV，脉冲宽度为0.1～1.2ms，脉冲频率为1～100Hz，第一占空比<1/10000，峰值功率为5～15kW；直流偏压的电压为1～600V，第二占空比为1～80％。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层，包括依次层叠设置在高遮挡件基体表面的TiSiN/TiSiCN复合交替层和Al2O3膜层；所述TiSiN/TiSiCN复合交替层包括交替层叠设置的TiSiN膜层和TiSiCN膜层。
优选的，所述Al2O3膜层的厚度为0.1～15μm。
优选的，所述TiSiN/TiSiCN复合交替层的总厚度为1～50μm。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法所用的装置，包括真空腔室、多弧沉积装置、磁过滤沉积装置、第一高功率脉冲磁控沉积装置和第二高功率脉冲磁控沉积装置；
真空腔室为圆柱形；所述多弧沉积装置、磁过滤沉积装置、第一高功率脉冲磁控沉积装置和第二高功率脉冲磁控沉积装置沿真空腔室的周向顺次分布。
本发明提供了一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层的制备方法，包括以下步骤：以碳硅靶和碳硅钛靶为阴极，利用磁过滤沉积法、多弧沉积法和第一高功率脉冲磁控法在高遮挡件基体交替循环沉积TiSiN膜层和TiSiCN膜层，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；利用第二高功率脉冲磁控法在所述TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层。
相比于上述单一防腐蚀技术，本发明将多弧沉积技术、磁过滤沉积技术和高功率脉冲磁控技术三种技术融合，能够同时增加涂层的硬度、抗冲蚀磨损性能和叶片的抗腐蚀性能，从而形成高效的防腐涂层。而且，相比于传统的单一偏压技术，本发明偏压为高功率脉冲偏压和直流偏压耦合技术，具备超高的脉冲峰值，能够在瞬间热峰效应下实现膜层应力的释放，同时因其电场强度高，等离子体能获得充足的能量，可很好的实现等离子体的绕射，实现高遮挡部件的表面得到致密性高、均匀性好的抗腐蚀多元涂层。
相比于单一的膜层体系，本发明制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层为多层复合体系，为MAX相和三元陶瓷相的复合，利用磁过滤沉积TiSiN的陶瓷相具备很高的韧性，高功率脉冲沉积的TiSiCN的MAX相具备很高的硬度，结合高硬度和高韧性膜层本身具备很好的高/低角度的耐冲蚀特性；利用高功率脉冲制备的氧化铝陶瓷相具备很好的阻氧特性，使高遮挡件抗腐蚀多元涂层的整体涂层具备很好的耐腐蚀特性，特别是高气压情况下的耐腐蚀特性优异。
本发明提供的制备高遮挡件抗腐蚀多元涂层的装置为连续化旋转镀膜沉积，设备本身的可靠性、重复性好，具备高沉积速率、低时间成本的优势，能实现批量化生产。
附图说明
图1为遮挡部件示意图，其中，101为无遮挡区域，102为高遮挡区域，103为超高遮挡区域；
图2为高遮挡件抗腐蚀多元涂层的示意图，其中，201为高遮挡件基体，202为TiSiN膜层，203为TiSiCN膜层，204为Al2O3膜层；
图3为镀膜设备示意图，其中，31为磁过滤沉积装置，32为第一高功率脉冲沉积装置，33为第二高功率脉冲沉积装置，34为多弧沉积装置，301为沉积装置真空室门，302为磁过滤沉积口，303为真空室壁，304为第一高功率脉冲沉积口，305为第二高功率脉冲沉积口，306为多弧沉积口，307为夹具工装；
图4为实施例1制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层的磨蚀图；
图5为实施例5制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层的截面SEM图；
图6为实施例1～5制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层的硬度和韧性测试图，其中(a)～(b)为硬度测试图，(c)～(e)为韧性测试图。
具体实施方式
本发明提供了一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层的制备方法，包括以下步骤：
以碳硅靶和碳硅钛靶为阴极，利用磁过滤沉积法、多弧沉积法和第一高功率脉冲磁控法在高遮挡件基体交替循环沉积TiSiN膜层和TiSiCN膜层，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；
利用第二高功率脉冲磁控法在所述TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层。
在本发明中，若无特殊说明，所有的原料组分均为本领域技术人员熟知的市售商品。
本发明以碳硅靶和碳硅钛靶为阴极，利用磁过滤沉积法、多弧沉积法和第一高功率脉冲磁控法在高遮挡件基体交替循环沉积TiSiN膜层和TiSiCN膜层，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层。
在本发明中，所述高遮挡件基体可以与所述TiSiN膜层接触，也可以与所述TiSiCN膜层接触。
在本发明中，所述高遮挡件可以是发动机叶片、水轮机叶轮或刀具，在本发明的实施例中，具体是以发动机叶片为基体制备抗腐蚀多元涂层。在本发明中，所述高遮挡件的示意图如图1所示，其中，101为无遮挡区域，102为高遮挡区域，103为超高遮挡区域。
本发明优选先对高遮挡件基体进行清洗，然后在高遮挡件基体交替循环沉积TiSiN膜层和TiSiCN膜层。在本发明中，所述清洗的方式优选为采用阳极层离子源对基体表面进行清洗。在本发明中，所述阳极层离子源优选为气体离子源，更优选为氢气离子源、氧气离子源、氮气离子源或氩气离子源；所述阳极层离子源的能量优选为1～1000eV，更优选为200～800eV，最优选为400～600eV；所述阳极层离子源的束流强度优选为1～5A，更优选为2～4A，最优选为3A。在本发明中，清洗后所得高遮挡件基体的表面粗糙度优选为0.1～0.3μm，更优选为0.2μm。在本发明中，通过对高遮挡件基体进行低能清洗，高遮挡件基体表面的氧化物可以通过选择不同的气体进行完全刻蚀，暴露在外面的为“新鲜”基体，与后续沉积的膜层能够很好的进行接触，进而明显提高膜层和基体之间的结合强度。
在本发明中，所述磁过滤沉积法优选包括以下步骤：使所述钛硅靶产生的离子依次穿过第一震脉冲荡线包和引流线包。在本发明中，所述第一震荡脉冲线包优选配置在所述阴极附近。在本发明中，所述磁过滤沉积法的工作条件包括：阴极靶材优选为钛硅靶材，电流优选为1～50A，更优选为10～40A，最优选为20～30A；脉冲磁场方向与阴极平面的角度优选为45～90°，更优选为50～80°，最优选为60～70°；阴极起弧电流优选为1～100A，更优选为10～80A，最优选为40～60A；磁过滤电流强度优选为1.0～2.0A，更优选为1.2～1.8A，最优选为1.4～1.6A。本发明采用磁过滤沉积法能够在沉积过程中填补多弧沉积技术形成的孔洞，提高膜层本身的致密性。
在本发明中，所述第一震荡脉冲线包的电流为强脉冲电流，主要控制钛硅弧斑运动，该强脉冲磁场方向与阴极靶平面设置有角度，大于该角度范围则弧斑运动不稳，第一震荡脉冲线包能够大幅减少长时间起弧点的局部烧蚀，大大降低液滴；有别于现有的金属弧源控制线包，钛硅起弧状态和金属不一致，因其体密度、熔点等大不相同，控制钛硅二元靶弧斑运动难度很大，一般弱磁场对钛硅弧斑运动几乎影响不大，需合适的强磁场才能对钛硅起弧斑点运动进行控制。在本发明中，所述引流线包优选为磁过滤弯管的线包，包缠绕于磁过滤弯管上。
在本发明中，所述多弧沉积法的的工作条件包括：阴极靶材优选为钛硅靶材，阴极起弧电流优选为1～120A，更优选为10～100A，最优选为30～80A；弧压优选为10～40V，更优选为15～30V，最优选为20～30V。本发明采用多弧沉积法能够弥补磁过滤沉积和高功率脉冲磁控技术的沉积速度慢、效率低以及内应力高的缺点，提高抗腐蚀多元涂层的硬抗冲蚀磨损性能和抗腐蚀性能。
在本发明中，所述第一高功率脉冲磁控法的工作条件包括：阴极靶材优选为钛硅碳靶材；起弧功率优选为2～12kW，更优选为4～10kW，最优选为6～8kW；电压优选为0～400V，更优选为50～300V，最优选为100～300V；电流优选为0～300A，更优选为50～300A，最优选为100～300A；脉冲偏压的电压优选为20～50kV，更优选为30～40kV，最优选为35kV；脉冲宽度优选为0.1～1.2ms，更优选为0.2～1.0ms，最优选为0.5～0.8ms；脉冲频率优选为1～100Hz，更优选为10～80Hz，最优选为30～60Hz；占空比优选为0～1/10000，更优选为1/100000～1/10000；峰值功率优选为5～15kW，更优选为7～12kW，最优选为8～10kW；沉积时间优选为1～10h，更优选为2～8h，最优选为4～6h。
在本发明中，所述交替循环沉积过程中，所述磁过滤沉积法所采用的设备的沉积口、多弧沉积法所采用的设备的沉积口和高功率脉冲磁控法所采用的设备的沉积口的公转速度独立地优选0.1～10r/min，更优选为1～8r/min，最优选为2～5r/min；本发明对于所述磁过滤沉积法、多弧沉积法和高功率脉冲磁控法的沉积时间没有特述限定，能够保证各膜层的厚度复合要求即可，具体如独立地为0～10s，更优选为2～8s，最优选为3～5s。
在本发明中，所述交替循环沉积过程中负压优选设置为高功率脉冲和直流负压耦合，能实现高遮挡工件的镀制，250mm直径以内的整体工件膜层均匀度优选10～20，更优选为12～18％，最优选为15％。
本发明采用磁过滤沉积法、高功率脉冲磁控法配合使用多弧沉积法，同时通过控制三种方法的工艺参数，综合考虑各线包以及正偏压参数之间的相互作用，各参数相互影响，使得阴极弧源能够正常稳定工作，且引出的等离子体束流强度高。由于磁过滤沉积为高致密沉积装置，过多的使用磁过滤沉积装置而无多弧装置会大大增加膜层的内应力，导致膜层崩裂或脱落；过多的多弧沉积装置也会使得膜层致密性变差，多弧沉积颗粒多，容易形成孔洞，从而使得整体膜层的耐腐蚀性能偏差。
得到TiSiN/TiSiCN复合交替层后，本发明利用第二高功率脉冲磁控法在所述TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层。
在本发明中，所述Al2O3膜层可以与所述TiSiN膜层接触，也可以与TiSiCN膜层接触。
在本发明中，所述第二高功率脉冲磁控法的工作条件优选包括：阴极靶材优选为铝靶材；偏压的电压优选为20～50kV，更优选为30～40kV，最优选为50kV；脉冲宽度优选为0.1～1.2ms，更优选为0.2～1.0ms，最优选为0.5～0.8ms；脉冲频率优选为1～100Hz，更优选为10～80Hz，最优选为30～60Hz；第一占空比优选<1/10000，更优选为1/100000～1/10000；峰值功率为5～15kW，更优选为7～12kW，最优选为8～10kW；直流偏压的电压优选为1～600V，更优选为50～500V，最优选为200～400V；第二占空比优选为1～80％，更优选为10～60％，最优选为30～50％。
在本发明中，所述Al2O3膜层的沉积过程中，所述第二高功率脉冲磁控法所采用的设备的沉积口的公转速度优选0.1～10r/min，更优选为1～8r/min，最优选为2～5r/min；本发明对于所述第二高功率脉冲磁控法的沉积时间没有特述限定，能够保证Al2O3膜层的厚度复合要求即可，具体如0～10s，更优选为2～8s，最优选为3～5s。
在本发明中，沉积的Al2O3膜层的主要作用为提高高遮挡件的耐腐蚀性能，高遮挡件的整体腐蚀特性相比于无涂层的高遮挡基体提高10倍以上；同时因其支撑层为高硬度高韧性的TiSiN/TiSiCN复合交替层，因而最外层氧化铝也具备高抗冲蚀特性，其抗冲蚀能力为基体的2～15倍。
相比于上述单一防腐蚀技术，本发明采用的多弧技术能够弥补磁过滤沉积和高功率脉冲磁控技术的沉积速度慢，效率低以及内应力高的缺点；磁过滤沉积和高功率脉冲磁控沉积技术能够在沉积过程中填补多弧形成孔洞，提高膜层本身的致密性，即本发明结合了磁过滤沉积的高离化率高致密性，高功率脉冲的低内应力以及高致密性以及多弧沉积的高沉积效率以及高可靠性，因此，三种技术的融合能够同时增加涂层的硬抗冲蚀磨损性能和叶片的抗腐蚀性能，从而形成高效的防腐涂层。而且，相比于传统的单一偏压技术，本发明偏压为高功率脉冲偏压和直流偏压耦合技术，具备超高的脉冲峰值，能够在瞬间热峰效应下实现膜层应力的释放，同时因其电场强度高，等离子体能获得充足的能量，可实现很好的等离子体的绕射，实现高遮挡部件的表面镀膜。沉积过程，集超高功率超短占空比以及低压高占空比与一体，既能利用超高功率偏压的瞬间强热峰效应降低内应力提高结合力，也能利用低压高占空比提高膜层的连续性和降低因长时间高负压造成的膜层溅射，在三种方法共同作用，同时控制各工作条件在上述范围内，能够使得各工作条件相互影响，起弧电流以及基体复合偏压等相互配合相互制约，在以上参数下沉积的膜层致密性高，抗磨损能力强，同时沉积速率高。
本发明提供了上述技术方案所述制备方法制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层，包括依次层叠设置在高遮挡件基体表面的TiSiN/TiSiCN复合交替层和Al2O3膜层；所述TiSiN/TiSiCN复合交替层包括交替叠层设置的TiSiN膜层和TiSiCN膜层。
在本发明中，所述高遮挡件抗腐蚀多元涂层的示意图如图2中2-1或2-2所示，其中，201为高遮挡件基体，202为TiSiN膜层，203为TiSiCN膜层，204为Al2O3膜层，202和203的组合为TiSiN/TiSiCN交替膜层。
在本发明中，所述TiSiN/TiSiCN交替膜层的厚度优选为1～50μm，更优选为10～40μm，最优选为20～30μm。
在本发明中，所述Al2O3膜层的厚度优选为0.1～15μm，更优选为1～12μm，最优选为5～10μm。
本发明提供的高遮挡件抗腐蚀多元涂层具有以下优点：1、膜基结合力优异；2、膜层内应力超低；3、膜层弹性模量高，韧性好抗，磨损能力强；4、膜层沉积速率快；5、镀膜时等离子体绕射性好，适合高遮挡工件的表面处理；6、膜层表面粗糙度低，膜层光滑。
本发明还提供了上述技术方案所述制备方法所用的装置，包括真空腔室、多弧沉积装置、磁过滤沉积装置、第一高功率脉冲磁控沉积装置和第二高功率脉冲磁控沉积装置；
真空腔室为圆柱形；所述多弧沉积装置、磁过滤沉积装置、第一高功率脉冲磁控沉积装置和第二高功率脉冲磁控沉积装置沿真空腔室的周向顺次分布；所述多弧沉积装置、磁过滤沉积装置、第一高功率脉冲磁控沉积装置和第二高功率脉冲磁控沉积装置分别与所述真空腔室通过O圈相连。
本发明提供的制备高遮挡件抗腐蚀多元涂层的装置，包括真空腔室，所述真空腔室包括真空室303，其作用是提供制备高遮挡件抗腐蚀多元涂层所需的真空环境。
在本发明中，所述多弧沉积装置34、磁过滤沉积装置31、第一高功率脉冲磁控沉积装置32和第二高功率脉冲磁控沉积装置33与所述真空腔室优选分别通过O圈相连。
本发明提供的制备高遮挡件抗腐蚀多元涂层的装置，包括多弧沉积装置34，所述多弧沉积装置设置有沉积装置真空室门301和多弧沉积口306，所述多弧沉积装置34与多弧沉积口306通过O圈相连保证密封。在本发明中，所述多弧沉积装置的作用是提高膜层整体的沉积速率，降低膜层内应力。
本发明提供的制备高遮挡件抗腐蚀多元涂层的装置，包括磁过滤沉积装置，所述磁过滤沉积装置31包括磁过滤沉积口302，所述磁过滤沉积装置31与所述磁过滤沉积口302通过O圈相连保证密封。在本发明中，所述磁过滤沉积装置的作用是提高膜层整体致密性。
本发明提供的制备高遮挡件抗腐蚀多元涂层的装置，包括第一高功率脉冲磁控沉积装置32，所述第一高功率脉冲磁控沉积装置32设置有第一高功率脉冲沉积口304，所述第一高功率脉冲磁控沉积装置32与所述第一高功率脉冲沉积口304相连，通过O圈相连保证密封。在本发明中，所述第一高功率脉冲磁控沉积的作用是制备TiSiC膜层。
本发明提供的制备高遮挡件抗腐蚀多元涂层的装置，包括第二高功率脉冲磁控沉积装置33，所述第二高功率脉冲磁控沉积装置33设置有第二高功率脉冲沉积口305，所述第二高功率脉冲磁控沉积装置33与所述第二高功率脉冲沉积口305相连，通过O圈相连保证密封。在本发明中，所述第二高功率脉冲磁控沉积的作用是制备TiSiCN膜层。
在本发明中，所述制备高遮挡件抗腐蚀多元涂层的装置的示意图如图3所示，其中，31为磁过滤沉积装置，32为第一高功率脉冲沉积装置，33为第二高功率脉冲沉积装置，34为多弧沉积装置，301为沉积装置真空室门，302为磁过滤沉积口，303为真空室壁，304为第一高功率脉冲沉积口，305为第二高功率脉冲沉积口，306为多弧沉积口，307为夹具工装，多弧沉积装置34与多弧沉积口306通过O圈相连保证密封；磁过滤沉积装置31与磁过滤沉积口302通过O圈相连保证密封；第一高功率脉冲磁控沉积装置32与第一高功率脉冲沉积口304相连，通过O圈相连进行密封；第二和高功率脉冲磁控沉积装置33与第一高功率脉冲沉积口305相连，通过O圈相连保证密封。在本发明中，所述高遮挡件通过螺栓固定于夹具工装进行旋转，所述旋转的装置优选为伺服电机，伺服电机通过磁流体密封实现与夹具工装的传动。
在本发明中，利用所述制备高遮挡件抗腐蚀多元涂层的装置在高遮挡部件基体表面制备遮挡件抗腐蚀多元涂层的方法，优选包括以下步骤：将高遮挡部件通过螺栓固定于夹具工装307上进行公转，当高遮挡部件公转至多弧沉积口306时，多弧沉积装置在高遮挡部件基体表面沉积TiSiN膜层，公转至磁过滤沉积口302时，磁过滤装置在TiSiN膜层表面沉积致密的TiSiN膜层，公转至第一高功率脉冲磁控沉积口304时，第一高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN膜层表面沉积TiSiCN膜层；重复上述沉积步骤，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；关闭多弧沉积装置、磁过滤沉积装置和第一高功率脉冲磁控沉积装置，打开第二高功率脉冲磁控沉积装置，当公转至所述第一高功率脉冲磁控沉积口305时，第二高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层。
在本发明中，利用所述制备高遮挡件抗腐蚀多元涂层的装置在高遮挡部件基体表面制备遮挡件抗腐蚀多元涂层的方法，优选包括以下步骤：将高遮挡部件通过螺栓固定于夹具工装307上进行公转，当高遮挡部件公转至第一高功率脉冲磁控沉积口304时，第一高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN膜层表面沉积TiSiCN膜层；公转至多弧沉积口306时，多弧沉积装置在高遮挡部件基体表面沉积TiSiN膜层，公转至磁过滤沉积口302时，磁过滤装置在TiSiN膜层表面沉积致密的TiSiN膜层，重复上述沉积步骤，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；关闭多弧沉积装置、磁过滤沉积装置和第一高功率脉冲磁控沉积装置，打开第二高功率脉冲磁控沉积装置，当公转至所述第一高功率脉冲磁控沉积口305时，第二高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层。
本发明提供的制备高遮挡件抗腐蚀多元涂层的装置为连续化旋转镀膜沉积，设备本身的可靠性、重复性好，具备高沉积速率，低时间成本，能实现批量化生产。
下面将结合本发明中的实施例，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
S1：以Ar离子源对基体表面进行清洗，阳极层离子源能量为250eV，束流强度为4A，得到高遮挡件基体。
S2：将高遮挡部件通过螺栓固定于夹具工装307上以2r/min的速度进行公转，公转至多弧沉积口306时，多弧沉积装置在高遮挡部件基体表面沉积TiSiN膜层，公转至磁过滤沉积口302时，磁过滤装置在TiSiN膜层表面沉积致密的TiSiN膜层，公转至第一高功率脉冲磁控沉积口304时，第一高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN膜层表面沉积TiSiCN膜层；重复上述沉积步骤，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；
其中，TiSiN/TiSiCN复合交替层的厚度为3μm；
磁过滤沉积的工作条件为：脉冲线包电流为25A，阴极钛硅靶起弧电流为50A，磁过滤电流强度为2.0A；
多弧沉积法的工作条件为：钛硅靶起弧电流为60A，弧压为25V；
高功率脉冲磁控法的工作条件为：阴极靶材为钛硅碳靶，起弧功率为4kW，电压为200V，电流为25A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为35kV，脉冲宽度为0.6ms，脉冲频率为50Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为10kW。
S3：关闭多弧沉积装置、磁过滤沉积装置和第一高功率脉冲磁控沉积装置，打开第二高功率脉冲磁控沉积装置，以2r/min的速度公转至所述第一高功率脉冲磁控沉积口305时，第二高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层；
其中，Al2O3膜层的厚度为1μm；
高功率脉冲磁控技术的工作条件为：阴极靶材为铝靶材，起弧功率为4kW，电压为200V，电流为25A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为35kV，脉冲宽度为0.6ms，脉冲频率为50Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为10kW。
对本实施例制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层的的抗腐蚀性能进行测试，测试溶液为3.5wt％氯化钠溶液，磨蚀设备为MFT-EC4000电化学腐蚀摩擦磨损试验仪。本实施例制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层的磨蚀图如图4所示，由图4可知，高遮挡件抗腐蚀多元涂层的腐蚀电位较高，说明本实发明制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层的本身具备很好的耐腐蚀特性，同时膜层摩擦系数较低稳定后在0.5左右；磨痕的宽度在282μm左右(标尺为100μm)，主要为粘附磨损和点蚀，表明，本发明制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层具有优异的耐腐蚀和耐磨性能。
实施例2
S1：以Ar离子源对基体表面进行清洗，阳极层离子源能量为250eV，束流强度为4A，得到高遮挡件基体。
S2：将高遮挡部件通过螺栓固定于夹具工装307上以3r/min的速度进行公转，公转至多弧沉积口306时，多弧沉积装置在高遮挡部件基体表面沉积TiSiN膜层，公转至磁过滤沉积口302时，磁过滤装置在TiSiN膜层表面沉积致密的TiSiN膜层，公转至第一高功率脉冲磁控沉积口304时，第一高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN膜层表面沉积TiSiCN膜层；重复上述沉积步骤，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；
其中，TiSiN/TiSiCN复合交替层的厚度为3μm；
磁过滤沉积的工作条件为：脉冲线包电流为25A，阴极钛硅靶起弧电流为50A，磁过滤电流强度为2.0A；
多弧沉积法的工作条件为：钛硅靶起弧电流为60A，弧压为25V；
高功率脉冲磁控法的工作条件为：阴极靶材为钛硅碳靶，起弧功率为5kW，电压为200V，电流为25A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为25kV，脉冲宽度为0.6ms，脉冲频率为50Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为10kW。
S3：关闭多弧沉积装置、磁过滤沉积装置和第一高功率脉冲磁控沉积装置，打开第二高功率脉冲磁控沉积装置，以3r/min的速度公转至所述第一高功率脉冲磁控沉积口305时，第二高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层；
其中，Al2O3膜层的厚度为1.5μm；
高功率脉冲磁控技术的工作条件为：阴极靶材为铝靶材，起弧功率为5kW，电压为200V，电流为25A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为25kV，脉冲宽度为0.6ms，脉冲频率为50Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为10kW。
实施例3
S1：以Ar离子源对基体表面进行清洗，阳极层离子源能量为250eV，束流强度为4A，得到高遮挡件基体。
S2：将高遮挡部件通过螺栓固定于夹具工装307上以4r/min的速度进行公转，公转至多弧沉积口306时，多弧沉积装置在高遮挡部件基体表面沉积TiSiN膜层，公转至磁过滤沉积口302时，磁过滤装置在TiSiN膜层表面沉积致密的TiSiN膜层，公转至第一高功率脉冲磁控沉积口304时，第一高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN膜层表面沉积TiSiCN膜层；重复上述沉积步骤，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；
其中，TiSiN/TiSiCN复合交替层的厚度为3μm；
磁过滤沉积的工作条件为：脉冲线包电流为25A，阴极钛硅靶起弧电流为50A，磁过滤电流强度为2.0A；
多弧沉积法的工作条件为：钛硅靶起弧电流为60A，弧压为25V；
高功率脉冲磁控法的工作条件为：阴极靶材为钛硅碳靶，起弧功率为6kW，电压为200V，电流为25A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为25kV，脉冲宽度为0.6ms，脉冲频率为50Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为10kW。
S3：关闭多弧沉积装置、磁过滤沉积装置和第一高功率脉冲磁控沉积装置，打开第二高功率脉冲磁控沉积装置，以4r/min的速度公转至所述第一高功率脉冲磁控沉积口305时，第二高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层；
其中，Al2O3膜层的厚度为2μm；
高功率脉冲磁控技术的工作条件为：阴极靶材为钛硅碳靶，起弧功率为6kW，电压为200V，电流为25A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为25kV，脉冲宽度为0.6ms，脉冲频率为50Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为10kW。
实施例4
S1：以Ar离子源对基体表面进行清洗，阳极层离子源能量为250eV，束流强度为4A，得到高遮挡件基体。
S2：将高遮挡部件通过螺栓固定于夹具工装307上以5r/min的速度进行公转，公转至多弧沉积口306时，多弧沉积装置在高遮挡部件基体表面沉积TiSiN膜层，公转至磁过滤沉积口302时，磁过滤装置在TiSiN膜层表面沉积致密的TiSiN膜层，公转至第一高功率脉冲磁控沉积口304时，第一高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN膜层表面沉积TiSiCN膜层；重复上述沉积步骤，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；
其中，TiSiN/TiSiCN复合交替层的厚度为3μm；
磁过滤沉积的工作条件为：脉冲线包电流为25A，阴极钛硅靶起弧电流为50A，磁过滤电流强度为2.0A；
多弧沉积法的工作条件为：钛硅靶起弧电流为60A，弧压为25V；
高功率脉冲磁控法的工作条件为：阴极靶材为钛硅碳靶，起弧功率为7kW，电压为200V，电流为25A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为25kV，脉冲宽度为0.6ms，脉冲频率为50Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为10kW。
S3：关闭多弧沉积装置、磁过滤沉积装置和第一高功率脉冲磁控沉积装置，打开第二高功率脉冲磁控沉积装置，以5r/min的速度公转至所述第一高功率脉冲磁控沉积口305时，第二高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层；
其中，Al2O3膜层的厚度为2.5μm；
高功率脉冲磁控技术的工作条件为：阴极靶材为铝靶材，起弧功率为7kW，电压为200V，电流为25A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为25kV，脉冲宽度为0.6ms，脉冲频率为50Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为10kW。
实施例5
S1：以Ar+H2离子源对基体表面进行清洗，阳极层离子源能量为250eV，束流强度为4A，得到高遮挡件基体。
S2：将高遮挡部件通过螺栓固定于夹具工装307上以6r/min的速度进行公转，公转至多弧沉积口306时，多弧沉积装置在高遮挡部件基体表面沉积TiSiN膜层，公转至磁过滤沉积口302时，磁过滤装置在TiSiN膜层表面沉积致密的TiSiN膜层，公转至第一高功率脉冲磁控沉积口304时，第一高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN膜层表面沉积TiSiCN膜层；重复上述沉积步骤，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；
其中，TiSiN/TiSiCN复合交替层的厚度为3μm；
磁过滤沉积的工作条件为：脉冲线包电流为25A，阴极钛硅靶起弧电流为50A，磁过滤电流强度为2.0A；
多弧沉积法的工作条件为：钛硅靶起弧电流为60A，弧压为25V；
高功率脉冲磁控法的工作条件为：阴极靶材为钛硅碳靶，起弧功率为8kW，电压为200V，电流为25A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为25kV，脉冲宽度为0.6ms，脉冲频率为50Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为10kW。
S3：关闭多弧沉积装置、磁过滤沉积装置和第一高功率脉冲磁控沉积装置，打开第二高功率脉冲磁控沉积装置，以6r/min的速度公转至所述第一高功率脉冲磁控沉积口305时，第二高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层；
其中，Al2O3膜层的厚度为0.5μm；
高功率脉冲磁控技术的工作条件为：阴极靶材为铝靶材，起弧功率为8kW，电压为200V，电流为25A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为25kV，脉冲宽度为0.6ms，脉冲频率为50Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为10kW。
本实施例制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层的截面SEM图如图5所示，由图5可知，膜层内循环多层复合结构为TiSiN/TiSiCN复合交替层，最外层为Al2O3膜层，多元抗腐蚀膜层整体致密性强，无明显孔洞和裂纹，多元抗腐蚀膜层的质量好。
实施例1～5制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层的膜层硬度和韧性测试图如图6所示，其中，(a)为实施例1～5中沉积TiSiCN膜层以及最外层Al2O3膜层时高功率脉冲磁控的沉积功率变化带来的膜层硬度的变化图；由(a)可知，高功率脉冲功率越高，沉积的Al2O3膜层的硬度越高，H3/E2的比值也有相关正比关系，最高H3/E2可为0.63。(b)为实施例1～5制备的高遮挡件的硬度图，由(b)可知，随着沉积TiSiCN膜层以及最外层Al2O3膜层时高功率脉冲磁控的沉积功率增大，抗腐蚀多元涂层整体膜层硬度先增大后减小，最高可为44Gpa。(c)、(d)和(e)分别为实施例1、实施例3和实施例5制备的高遮挡件抗腐蚀多元涂层的洛氏压坑测试的韧性图，由(c)、(d)和(e)可知，洛氏压坑测试韧性等级为HF1级，抗腐蚀多元涂层本身具备高硬和超韧特性。
实施例6
S1：以Ar+H2离子源对基体表面进行清洗，阳极层离子源能量为500eV，束流强度为5A，得到高遮挡件基体。
S2：将高遮挡部件通过螺栓固定于夹具工装307上以7r/min的速度进行公转，公转至多弧沉积口306时，多弧沉积装置在高遮挡部件基体表面沉积TiSiN膜层，公转至磁过滤沉积口302时，磁过滤装置在TiSiN膜层表面沉积致密的TiSiN膜层，公转至第一高功率脉冲磁控沉积口304时，第一高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN膜层表面沉积TiSiCN膜层；重复上述沉积步骤，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；
其中，TiSiN/TiSiCN复合交替层的厚度为3μm；
磁过滤沉积的工作条件为：脉冲线包电流为500A，阴极钛硅靶起弧电流为100A，磁过滤电流强度为2.0A；
多弧沉积法的工作条件为：钛硅靶起弧电流为120A，弧为40A；
高功率脉冲磁控法的工作条件为：阴极靶材为钛硅碳靶，起弧功率为4kW，电压为400V，电流为50A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为50kV，脉冲宽度为1.2ms，脉冲频率为100Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为15kW。
S3：关闭多弧沉积装置、磁过滤沉积装置和第一高功率脉冲磁控沉积装置，打开第二高功率脉冲磁控沉积装置，以7r/min的速度公转至所述第一高功率脉冲磁控沉积口305时，第二高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层；
其中，Al2O3膜层的厚度为3μm；
高功率脉冲磁控技术的工作条件为：阴极靶材为铝靶材，起弧功率为4kW，电压为400V，电流为50A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为50kV，脉冲宽度为1.2ms，脉冲频率为100Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为15kW。
实施例7
S1：以Ar+H2离子源对基体表面进行清洗，阳极层离子源能量为50eV，束流强度为3A，得到高遮挡件基体。
S2：将高遮挡部件通过螺栓固定于夹具工装307上以8r/min的速度进行公转，公转至多弧沉积口306时，多弧沉积装置在高遮挡部件基体表面沉积TiSiN膜层，公转至磁过滤沉积口302时，磁过滤装置在TiSiN膜层表面沉积致密的TiSiN膜层，公转至第一高功率脉冲磁控沉积口304时，第一高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN膜层表面沉积TiSiCN膜层；重复上述沉积步骤，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；
其中，TiSiN/TiSiCN复合交替层的厚度为5μm；
磁过滤沉积的工作条件为：脉冲线包电流为10A，阴极钛硅靶起弧电流为1A，磁过滤电流强度为2.0A；
多弧沉积法的工作条件为：钛硅靶起弧电流为10A，弧为10A；
高功率脉冲磁控法的工作条件为：阴极靶材为钛硅碳靶，起弧功率为4kW，电压为10V，电流为10A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为20kV，脉冲宽度为0.1ms，脉冲频率为1Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为5kW。
S3：关闭多弧沉积装置、磁过滤沉积装置和第一高功率脉冲磁控沉积装置，打开第二高功率脉冲磁控沉积装置，以8r/min的速度公转至所述第一高功率脉冲磁控沉积口305时，第二高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡件抗腐蚀多元涂层；
其中，Al2O3膜层的厚度为3.5μm；
高功率脉冲磁控技术的工作条件为：阴极靶材为铝靶材，起弧功率为4kW，电压为5V，电流为5A；
高遮挡件本身施加高功率脉冲偏压的电压为20kV，脉冲宽度为0.1ms，脉冲频率为1Hz，占空比小于1/10000，峰值功率为5kW。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种高遮挡部件抗腐蚀多元涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将高遮挡部件固定于夹具工装进行公转，公转至多弧沉积口时，多弧沉积装置在高遮挡部件基体表面沉积TiSiN膜层，公转至磁过滤沉积口时，磁过滤装置在TiSiN膜层表面沉积致密的TiSiN膜层，公转至第一高功率脉冲磁控沉积口时，第一高功率脉冲磁控沉积装置在TiSiN膜层表面沉积TiSiCN膜层；重复上述沉积步骤，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；
或，将高遮挡部件固定于夹具工装进行公转，公转第一高功率脉冲磁控沉积口时，第一高功率脉冲磁控沉积装置在高遮挡部件基体表面沉积TiSiCN膜层，公转至多弧沉积口时，多弧沉积装置在致密的TiSiCN膜层表面沉积TiSiN膜层，公转至磁过滤沉积口时，磁过滤装置在TiSiN膜层表面沉积致密的TiSiN膜层；重复上述沉积步骤，得到TiSiN/TiSiCN复合交替层；
所述高遮挡部件基体与TiSiN/TiSiCN复合交替层中的TiSiN膜层或TiSiCN膜层接触；
所述磁过滤沉积的工作条件包括：电流为1~50A，脉冲磁场方向与阴极平面的角度为45~90°，阴极起弧电流为1~100A，磁过滤电流强度为1.0~2.0A；
所述多弧沉积的工作条件包括：阴极起弧电流为1~120A，弧压为10~40V；
所述第一高功率脉冲磁控沉积 的工作条件包括：起弧功率为2~12kW，电压为0~400V，电流为0~300A，脉冲偏压的电压为20~50kV，脉冲宽度为0.1~1.2ms，脉冲频率为1~100Hz，占空比为0~1/10000，峰值功率为5~15kW，沉积时间为1~10h；
利用第二高功率脉冲磁控沉积 在所述TiSiN/TiSiCN复合交替层表面沉积Al2O3膜层，得到高遮挡部件抗腐蚀多元涂层；
所述Al2O3膜层与TiSiN/TiSiCN复合交替层中的TiSiN膜层或TiSiCN膜层接触。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述第二高功率脉冲磁控沉积 的工作条件包括：阴极靶材为铝靶材，脉冲偏压的电压为20~50kV，脉冲宽度为0.1~1.2ms，脉冲频率为1~100Hz，第一占空比<1/10000，峰值功率为5~15kW；直流偏压的电压为1~600V，第二占空比为1~80%。
3.权利要求1~2任一项所述制备方法制备的高遮挡部件抗腐蚀多元涂层，其特征在于，包括依次层叠设置在高遮挡部件基体表面的TiSiN/TiSiCN复合交替层和Al2O3膜层；所述TiSiN/TiSiCN复合交替层包括交替叠层设置的TiSiN膜层和TiSiCN膜层。
4.根据权利要求3所述的多元涂层，其特征在于，所述Al2O3膜层的厚度为0.1~15μm。
5.根据权利要求3所述的多元涂层，其特征在于，所述TiSiN/TiSiCN复合交替层的总厚度为1~50μm。
CN201911355671.9A 2019-12-25 2019-12-25 一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层及其制备方法以及制备方法所用的装置 Active CN111020479B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911355671.9A CN111020479B (zh) 2019-12-25 2019-12-25 一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层及其制备方法以及制备方法所用的装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201911355671.9A CN111020479B (zh) 2019-12-25 2019-12-25 一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层及其制备方法以及制备方法所用的装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN111020479A CN111020479A (zh) 2020-04-17
CN111020479B true CN111020479B (zh) 2021-03-23

Family

ID=70214065

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201911355671.9A Active CN111020479B (zh) 2019-12-25 2019-12-25 一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层及其制备方法以及制备方法所用的装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111020479B (zh)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11661849B2 (en) 2021-02-12 2023-05-30 Garrett Transportation I Inc. Turbocharger turbine wheels having an alpha-alumina coating and methods for manufacturing the same
CN113249683B (zh) * 2021-07-11 2021-09-24 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 高导电耐蚀长寿命max相固溶复合涂层、其制法与应用

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1206386C (zh) * 2003-06-26 2005-06-15 上海交通大学 离子注入复合镀膜设备
WO2006070509A1 (ja) * 2004-12-28 2006-07-06 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. 表面被覆切削工具および表面被覆切削工具の製造方法
US7923130B2 (en) * 2007-05-30 2011-04-12 Sumitomo Electric Hardmetal Corp. Surface-coated cutting tool
CN201132849Y (zh) * 2007-07-05 2008-10-15 北京师范大学 视线外磁过滤金属蒸汽真空弧等离子体沉积多层膜镀膜机
CN102825855B (zh) * 2012-07-20 2015-03-18 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种基体表面的超厚CrSiBN复合涂层及其制备方法
CN102848638A (zh) * 2012-09-14 2013-01-02 虞海香 一种金属耐磨损且抗腐蚀的复合涂层
CN110144562B (zh) * 2019-06-24 2020-05-19 北京师范大学 一种超厚吸能涂层的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN111020479A (zh) 2020-04-17

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2022062102A1 (zh) 阻扩散高熵合金涂层材料、耐高温涂层材料及其制备方法和应用
CN102011090B (zh) 一种基体表面的TiAlN/TiAlCN多层膜涂层及其制备方法
CN111020479B (zh) 一种高遮挡件抗腐蚀多元涂层及其制备方法以及制备方法所用的装置
CN106702329B (zh) 一种钛合金表面基于多弧离子镀铝的微弧氧化陶瓷涂层及其制备方法
CN106702330A (zh) 一种碳钢或不锈钢表面基于镀铝层的微弧氧化陶瓷涂层及其制备方法
DE19518781C1 (de) Vakuumbeschichteter Verbundkörper und Verfahren zu seiner Herstellung
Kang et al. A significant improvement of the wear resistance of Ti6Al4V alloy by a combined method of magnetron sputtering and plasma electrolytic oxidation (PEO)
CN103590008B (zh) 一种在TiAl合金和MCrAlY涂层间制备Al2O3扩散障的方法
WO2006114610A1 (en) Pvd coated substrate
CN103668095A (zh) 一种高功率脉冲等离子体增强复合磁控溅射沉积装置及其使用方法
DE19547305A1 (de) Verfahren zum Beschichten von metallischen Substraten
CN111005002A (zh) 一种压气机叶片耐冲蚀防腐蚀自洁涂层的制备方法
US20200208255A1 (en) Corrosion resistant and low embrittlement aluminum alloy coatings on steel by magnetron sputtering
CN107164731B (zh) 一种镁合金表面铝复合防护层的制备方法
CN109504947B (zh) 一种CrN涂层、制备方法及应用
CN103215544A (zh) 一种应用于挤压丝锥的涂层
CN1962947A (zh) 一种金属材料防护方法之一
Verbitchi et al. Electro-spark coating with special materials
CN106119784A (zh) 一种Ti‑Al‑Mo‑N多组元硬质梯度膜及其制备方法和应用
CN110777413B (zh) 一种等离子体阴极电解沉积陶瓷涂层表面激光重熔的方法
CN110653436A (zh) 一种电刷镀-电火花沉积复合强化加工方法
CN108611590B (zh) 一种Ti合金工件防咬死的方法
CN108441832B (zh) 一种离心泵叶轮表面处理方法和设备
CN113881917B (zh) 一种港口起重机防腐涂层及制备方法
CN110592535A (zh) 一种碳钢表面耐磨蚀高温防护涂层及其制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant
CB03 Change of inventor or designer information

Inventor after: Liao Bin

Inventor after: OuYang Xiaoping

Inventor after: Luo Jun

Inventor after: Chen Lin

Inventor after: Zhang Xu

Inventor after: Wu Xianying

Inventor after: Pang Pan

Inventor after: Han Ran

Inventor after: Yingminju

Inventor before: Liao Bin

Inventor before: Han Ran

Inventor before: Yingminju

Inventor before: OuYang Xiaoping

Inventor before: He Guangyu

Inventor before: He Weifeng

Inventor before: Luo Jun

Inventor before: Chen Lin

Inventor before: Zhang Xu

Inventor before: Wu Xianying

Inventor before: Pang Pan

CB03 Change of inventor or designer information