CN105779958B

CN105779958B - 一种在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀纳米复合膜方法和设备

Info

Publication number: CN105779958B
Application number: CN201510903854.5A
Authority: CN
Inventors: 廖斌; 何卫峰; 欧阳晓平; 罗军; 张旭; 吴先映; 王宇东
Original assignee: Beijing Normal University
Current assignee: Beijing Normal University
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2018-10-26
Anticipated expiration: 2035-12-10
Also published as: CN105779958A

Abstract

本发明公开了一种发动机叶片表面结合力优越以及抗沙尘侵蚀能力强的TiN/DLC/TiN纳米复合膜方法及设备，其中，制备该TiN/DLC/TiN纳米复合膜方法包括：采用金属真空蒸汽离子源方法(MEVVA)，在叶片表面注入一层能提高膜基结合力的金属″钉扎层″；在所述的金属″钉扎层″之上，采用磁过滤阴极真空弧沉积方法(FCVA)沉积得到用于释放内应力的第一层金属/金属氧化物薄膜过渡层；在所述的第一层过渡层之上，采用磁过滤阴极真空弧(FCVA)沉积方法沉积得到第二层软DLC层；在所述的第二层软层之上沉积得到第三层超硬TiN膜层；重复工艺制备第二层、第三层直至TiN/DLC/TiN纳米复合膜总厚度为10‑30微米。通过实施本发明，在发动机叶片上沉积TiN/DLC/TiN纳米复合膜能够很好的保护发动机叶片，防止其因沙尘的侵蚀而损害。

Description

一种在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀纳米复合膜方法和设备

技术领域

本发明涉及射线束材料表面改性技术领域，特别涉及一种在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀的TiN/DLC/TiN纳米复合膜方法和设备。

背景技术

众所周知，直升飞机的特点是机动性好，极少依赖质量好的起降场地和水泥跑道，大多数情况下所使用的起降场地是简易场地，甚至临时性的土质、沙质或草地。空气中或多或少地含有一些沙土、尘埃等微粒，尤其在我国自然条件恶化的中西部地区，沙尘对飞机和直升机的影响更为严重。飞机通常在较高的空中飞行，空气中含沙尘量较少，给飞机带来的影响很小。然而，对直升机来说，其机动性好，战时常常无固定场地和专用机场为依托，大多情况下所使用的起降场地是简易场地，甚至野外临时性的土质、沙质或草地，再加上直升机在近地低空飞行或者悬停，受旋翼旋转形成的下洗气流作用，从地面搅起大量的沙尘，大大增加了空中的沙尘含量，给直升机带来了较大危害。

直升机贴近地面飞行时也会引起沙尘。在一般情况下，直升机附近空气中的灰尘浓度，取决于土壤的结构强度，矿物质的分散成份、当地气候条件，以及取决于旋翼旋转时所扬起的空气流动强烈程度。如果在降落场上，直升机之间距离小于50m，则由空气流的移动，一架直升机扬起的灰尘就对另一架直升机发动机工作有重大影响。沙尘进入发动机进气道里，会造成发动机空气、燃气通道中各部件，特别是转子叶片被沙尘严重磨损。米-8直升机在沙尘场地上空近地悬停、发动机在最大工作状态时，每分钟每台发动机约要吸进3kg重的沙尘。直-9直升机上所采用的涡轴八发动机的进气防护装置虽然作了一些改进，但是，在沙尘环境下持续飞行时，仍有大量的沙尘进入发动机内部。其后果是：1、发动机内部的压气机受到严重磨损：对于轴流压气机，通常在叶片的进气边缘、工作叶片颈部，整流叶片根部磨损最为严重，压气机机匣内壁封严涂层也有磨损；对于离心式压气机，因其工作叶轮迎风面积较大，磨损最为严重，这些损伤使发动机性能恶化，造成其功率下降，耗油率增加；2、细沙尘进入涡轮工作叶片冷却通道中，堵塞通道，引起工作叶片超温，甚至烧毁；3、当较大沙尘以大风速进入发动机时，可能打坏压气机叶片。

新材料技术是我国乃至全世界都非常重视的研究领域之一，从我国″863″计划设立起就是其中的一个重要的研究领域，而材料表面改性技术是新材料研究的一个重要的方向。通过合适的表面改性处理，可以显著提高材料表面的多种性能，例如材料表面的光洁度、硬度、抗磨损、抗氧化、抗沙尘侵蚀以及抗盐雾腐蚀等性能，从而显著提高材料的使用寿命和工作效率，实现节约原材料、降低能源消耗等目的。

氮化钛涂层的化学稳定性好，抗腐蚀和抗氧化性能优良，不易与被切削的金属发生反应，具有韧性好，热硬性高，能承受一定的弹性形变压力，非常适宜高速切削；有实验表明氮化钛涂层刀刃具比未涂刀刃具寿命提高4倍，极大地提高了涂层刀刃具的利用率。后来，随着气相沉积技术的发展，采用物理沉积方法沉积氮化钛涂层，极大地改善了涂层与基体的结合力，使它一举在工程上应用成功，可以说带来了一场涂层革命。然而，TiN有一致命缺点那就是其膜层摩擦系数偏高，在涉及到需要提高工件的耐磨性能时其效果相对有限，直升飞机叶片表面沙尘侵蚀多数情况下是存在着摩擦磨损的侵蚀方式，只由TiN膜层提供保护的飞机叶片寿命很难有大的提升。

众所周知，类金刚石DLC薄膜具有许多与金刚石薄膜相似的性能，如硬度、超低的摩擦系数、良好的耐磨性和化学惰性，以及高的弹性模量、杨氏模量、抗压强度和抗拉强度等，同时还具有折射率高、透光波段长、导热性能好、热膨胀系数小、耐腐烛性能和良好的生物相容性。因此DLC薄膜作为一种新型功能材料，在许多领域都有巨大的应用前景。在机械性能方面，DLC薄膜由于硬度高、摩擦系数低、磨损率低和化学稳定性而备受瞩。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的之一是结合TiN的高硬度、高韧性以及DLC膜层的超低摩擦系数，同时利用金属真空蒸汽离子源(MEVVA)以及磁过滤真空弧沉积系统(FCVA)提出一种全新的在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀的TiN/DLC/TiN纳米复合膜方法和设备，能够制备得到在沙尘环境下具有很高寿命的纳米复合保护涂层。

进一步来讲，该抗沙尘侵蚀的TiN/DLC/TiN纳米复合膜方法包括：在所述基材表面制备金属″钉扎层″；在所述金属″钉扎层″上进行金属过渡层沉积，形成释放应力金属/金属氧化物层；在所述释放应力层上沉积第二层软DLC膜层；在所述软DLC膜层表面进行超硬TiN膜层沉积。

在一些实施例中，所述基材注入形成″钉扎层″包括：利用金属真空蒸汽离子源(MEVVA)，向所述基材层注入Ti或者Ni，；其中，Ti或者Ni的注入电压为4～12kV，束流强度为1～10mA，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²，注入深度为70～120nm。

在一些实施例中，在所述金属″钉扎层″上进行金属/金属氧化物沉积包括：利用所述磁过滤真空弧沉积(FCVA)系统，在所述金属″钉扎层″上，磁过滤沉积出金属/金属氧化物应力释放层；其中，所述金属/金属氧化物应力释放层的金属元素为Ti或者Ni，厚度为10～500nm。

在一些实施例中，在所述第一层金属/金属氧化物应力释放层表面沉积第二层软DLC膜层，该方法包括：利用磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在第一层金属/金属氧化物层表面，磁过滤沉积，同时通入乙炔气体得到Ti掺杂的软DLC膜层；其中，所述软DLC膜层厚度为10～500nm，乙炔进气量在80～250sccm。

在一些实施例中，在所述基材第二层软DLC膜表面制备超硬第三层TiN膜层包括：利用磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在第二层软DLC层表面，磁过滤沉积同时通氮气体得到超硬TiN膜层；其中，所述超硬TiN膜层厚度为10～1000nm，氮气进气量在10～30sccm。

相应的，本发明实施例在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀的TiN/DLC/TiN纳米复合膜的制备设备包括：注入装置，用于形成″钉扎层″，提高膜基结合力；沉积装置，用于在所述金属″钉扎层″上进行金属/金属氧化物、类金刚石膜层以及金属氮化物沉积，形成纳米复合结构的膜层。

在一些实施例中，所述沉积装置包括：

第一沉积装置，用于利用所述磁过滤阴极真空弧FCVA系统，在所述金属″钉扎层″上，磁过滤沉积出金属膜层或金属氧化物膜层；其中，所述金属膜层或金属氧化物膜层，金属元素为Ti或Ni，厚度为10～500nm；

第二沉积装置，用于利用磁过滤阴极真空弧FCVA系统，在所述金属或金属氧化物应力释放层上，磁过滤沉积出掺杂金属的类金刚石膜层，金属元素为Ti，厚度为10～500nm；

第三沉积装置，用于利用磁过滤阴极真空弧FCVA系统，在掺杂金属的类金刚石膜层之上磁过滤沉积得到超硬TiN膜层；其中，所述TiN膜层的厚度为10～1000nm。

在一些实施例中，所述注入装置包括：注入装置，用于利用金属蒸汽离子源(MEVVA)，对所述基底层进行金属离子注入形成所述″钉扎层″；其中，Ti或者Ni的注入电压为4～15kV，束流强度为1～10mA，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁶/cm²，注入深度为70～120nm；

相对于现有技术，本发明各实施例具有以下优势：

1、本发明实施例提出的在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀的TiN/DLC/TiN纳米复合膜方法和设备，通过对基材进行高能量的金属元素注入，使基材亚表面原子与注入金属形成金属-基材原子混合的″钉扎层″结构，这样形成的″钉扎层″结构与基底层乃至后续磁过滤沉积出的结构性膜层的结合力都非常好，从而使其抗剥离强度得以增强；

2、相比磁控溅射、电子束蒸发等PVD沉积方法，磁过滤电弧沉积设备原子离化率非常高，大约在90％以上。这样，由于原子离化率高，可使等离子体密度增加，成膜时大颗粒减少，有利于提高薄膜硬度、耐磨性、致密性、膜基结合力等；

3、本发明实施例还提出一种新型的结合超硬TiN膜层的高韧性以及类金刚石膜层的超低摩擦系数的纳米复合膜层结构来解决叶片在中低角度磨损量过大的关键技术问题；

4、本发明实施例还提出一种全新TiN膜层的与类金刚石膜层纳米膜层的复合工艺，通过纳米周期调制形成纳米复合膜；

5、此外，本发明实施例还提出一种沉积设备，该沉积设备设置有上述任一技术方案所述。

需要说明的是，对于前述的方法实施例，为了简单描述，故将其都表述为一系列的动作组合，但是本领域技术人员应该知悉，本发明并不受所描述的动作顺序的限制，因为依据本发明，某些步骤可以采用其他顺序或者同时进行。其次，本领域技术人员也应该知悉，说明书中所描述的实施例均属于优选实施例，所涉及的动作并不一定是本发明所必需的。

以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

本发明实施例的更多特点和优势将在之后的具体实施方式予以说明。

附图说明

构成本发明实施例一部分的附图用来提供对本发明实施例的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明实施例提供的在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀的TiN/DLC/TiN纳米复合膜方法的流程示意图；

图2为本发明实施例提供的纳米复合膜结构示意图；

图3为本发明实施例提供的FCVA沉积和MEVVA注入系统的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的TiN/DLC/TiN纳米复合膜表面光学显微图(400×)；

图5本发明实施例提供的多TiN/DLC/TiN纳米复合膜与基底沙尘侵蚀对比测试结果；

图6本发明实施例提供的TiN/DLC/TiN纳米复合膜中软DLC膜层的摩擦系数；

图7(表1)为本发明实施例提供的TiN/DLC/TiN纳米复合膜中TiN膜层的纳米硬度值；

图8(表2)为本发明实施例提供的TiN/DLC/TiN纳米复合膜中软DLC膜层的纳米硬度值；

图9(表3)为本发明实施例提供的TiN/DLC/TiN纳米复合膜的显微硬度值。

附图标记说明

200 金属″钉扎层″

210 第一层金属过渡层

220 软DLC层

230 超硬TiN层

240 叶片基底

300 FCVA阴极

310 导管

320 磁场

330 抽真空接口

340 工件台

350 负压

360 进气口

370 MEVVA阴极

380 高压引出电极

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例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。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明实施例及实施例中的特征可以相互组合。

下面结合附图，对本发明的各优选实施例作进一步说明：

方法实施例

随着中国航天航空技术的飞速发展应用，对发动机关键部件的稳定、可靠性方面的要求越来越高，特别是直升飞机发动机叶片的稳定性和可靠性方面，制备出高寿命、高稳定性的直升飞机叶片对我国自主研发的发动机发展，乃至我们航天航空技术的发展都显得非常重要。这里，提供一种可以在严酷环境下使用发动机叶片表面TiN/DLC/TiN纳米复合膜的制造方法。

需要说明的是，本实施例中，在基底层上制备TiN/DLC/TiN纳米复合膜，选用的基底层为叶片基底材料TC4，参照图1，其示出了本实施例TiN/DLC/TiN纳米复合膜制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S100：利用金属蒸汽真空弧(MEVVA)离子源，向基底层注入第一金属元素，形成金属″钉扎层″。

其中，本步骤为金属离子注入形成″钉扎层″，利用高能金属离子注入基底，能够形成金属和基底材料的混合层，提高其表面后续膜层与基底的结合力。

需要指出的是，S100中，第一金属元素可采用Ti或者Ni。作为一种可选实施方式，第一金属元素的注入电压为4～15kV，束流强度为1～15mA(合端值)，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²(含端值)，注入深度为70～120nm(含端值)。

S200：利用磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在基底″钉扎层″表面，磁过滤沉积得到第一层金属/金属氧化物内应力释放层。

本步骤中，可选的是，第一金属膜层可为Ti膜层或者Ni膜层，且厚度为10～500nm。

S300：用磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在第一层金属/金属氧化物内应力释放层表面，磁过滤沉积得到第二层软金属掺杂DLC膜层。

本步骤中，可选的是，起弧形成等离子体的金属可为Ti或者Ni，且软DLC厚度为10～500nm，乙炔进气量为80～230sccm。

S400：用磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，在第二层软金属掺杂DLC膜层表面，磁过滤沉积得到第三层超硬TiN膜层。

本步骤中，可选的是，起弧形成等离子体的金属可为Ti，且TiN厚度为10～2000nm，氮气的进气量为10～30sccm。

S500：用磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，重复第二层软金属掺杂DLC膜层与第三层超硬TiN膜层工艺，磁过滤沉积得到TiN/DLC/TiN纳米复合膜。

本步骤中，可选的是，重复周期10～100，膜层的总厚度为10～30微米。

这样，上述通过金属真空蒸汽离子源(MEVVA)系统注入的Ti和Ni中的一种元素在基底上制备金属″钉扎层″、磁过滤真空弧沉积系统(FCVA)沉积的Ti和Ni中一种或者两种元素或其氧化物构成的应力释放层，磁过滤真空弧沉积系统(FCVA)沉积的Ti掺杂的DLC软层，以及磁过滤真空弧沉积系统(FCVA)沉积的TiN超硬层，构成了纳米复合膜层的主体结构，重复DLC膜层和TiN的沉积工艺制备出了10-30微米的TiN/DLC/TiN纳米复合膜，该结构膜层利用金属离子注入系统形成了金属混合″钉扎层″，使后续沉积膜层与基底材料有着非常好的结合强度；同时结合了软DLC膜层的超低摩擦系数以及TiN膜层的超高硬度及超强韧性的特点，使其作为直升飞机叶片表面涂层在抗沙尘侵蚀时具有明显的优势。

设备实施例

为实现上述金属″钉扎层″的制备方法，基于上述各实施例，本实施例提出一种金属″钉扎层″的制备设备，该制备设备包括如下装置：注入装置。

其中，注入装置用于利用MEVVA离子源，向所述基底层注入第一金属元素，对所述基底层进行金属掺杂注入。

需要说明的是，MEVVA离子源主要由等离子体产生区和离子束引出区组成，等离子体产生区也就是金属蒸汽真空弧放电区。MEVVA离子注入就是采用MEVVA离子源产生的载能离子束轰击材料表面，对工件表面进行离子注入，从而改变材料表面的物理、化学性能的过程，使得薄膜与工件基体能够牢固地结合。

需要指出的是，上述各实施例中，沉积装置可采用如图3左半部分所示的FCVA沉积系统，该FCVA离子源沉积系统包括：FCVA阴极300、等离子体导管310、磁场320、抽真空接口330、样品工件台340、负压端子350以及进气口360。

另外，上述各实施例中，注入装置可采用如图3右半部分所示的MEVVA离子源注入系统，该MEVVA离子源注入系统包括：MEVVA阴极370以及引出电极380。

下面，在结合一实例，在具体实施过程中，对上述的金属钉扎层的制备方法作进一步说明：

结合附图说明，以金属真空蒸汽离子源阴极为Ti和磁过滤阴极真空弧阴极为Ti为例，详细的介绍本发明一种在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀的TiN/DLC/TiN纳米复合膜方法，实施步骤如下：

1.金属″钉扎层″200制备：

注入：将基材240固定于样品台340，并转动至注入靶位开始注入。注入离子源为纯度99.9％的纯Ti，注入条件为：真空度1×1^-3～6×10^-3Pa，注入弧压：50～70V，高压：6～10kV，弧流：3～6mA，注入剂量1×10¹⁴～1×10¹⁵Ti/cm²。

2.Ti膜释放应力层210制备：

Ti沉积：转动样品至沉积靶位开始沉积。沉积弧源为纯度99％的Ti弧源，沉积条件为：真空度1×10^-3～6×10^-3Pa，沉积弧流：100～120A，磁场电流：1.4～2.4A，弧流：80～140mA，负偏压：100V～300V，占空比50％～100％，沉积时间3～60秒。

3.Ti掺杂DLC软层220制备：

Ti掺杂DLC膜沉积：在210之上沉积220，沉积弧源为纯度99％的Ti弧源，沉积条件为：真空度1×10^-3～6×10^-3Pa，沉积弧流：100～120A，磁场电流：2.4～4.5A，弧流：80～140mA，负偏压：100V～300V，占空比20％～50％，乙炔进气量100～200sccm，沉积时间30～120秒。。

4.TiN超硬层230制备：

Ti膜沉积：在220之上沉积TiN膜230，沉积条件为：沉积弧源为纯度99％的Ti弧源，真空度：1×10^-3～6×10^-3Pa，沉积弧流：100～120A，磁场电流：1.4～2.4A，弧流：80～140mA，负偏压：150V～350V，占空比50％～100％，氮气进气量10-30sccm，沉积时间10～120秒。

5.TiN/DLC/TiN纳米复合膜制备：

按照220和230层制备工艺，重复15-100次，制备出TiN/DLC/TiN纳米复合膜，厚膜范围在10～30微米。

为对TiN/DLC/TiN纳米复合膜性能进行说明，这里可参照图4、5、6以及图7(表1)，图8(表2)和图9(表3)，其分别为本发明在基底上沉积TiN/DLC/TiN纳米复合膜表面光学形貌图；TiN/DLC/TiN纳米复合膜与基底沙尘侵蚀质量损失示意图以及TiN/DLC/TiN纳米复合膜中软DLC膜层摩擦磨损测试结果示意图，图7(表1)为TiN/DLC/TiN纳米复合膜中TiN膜层的纳米硬度，图8(表2)为TiN/DLC/TiN纳米复合膜中软DLC膜层的纳米硬度，图(9)表3为TiN/DLC/TiN纳米复合膜总体的显微硬度。结合表1可知，TiN膜层纳米硬度最高可达33Gpa，DLC膜层纳米硬度在19Gpa以上。图5为TiN/DLC/TiN纳米复合膜在沙尘环境下侵蚀时的质量损失，砂粒取自塔克拉玛干沙漠，主要成分为SiO2，采用电子分析天平(精度0.1mg)称量冲蚀前后试样的质量变化，冲蚀角度为与膜层成30度角，进沙量为10g/min，冲蚀速度为80m/s，从图中我们可以看到，相比与基底，TiN/DLC/TiN纳米复合膜在此条件下几乎没有质量损失，每分钟的质量损失率约为原基底的1/50～1/100，抗沙尘冲蚀能力明显大大增强。对带涂层的试样进行冲蚀图6为TiN/DLC/TiN纳米复合膜中DLC膜在摩擦磨损设备上(干摩擦，对象为碳化硅圆珠)的摩擦系数示意图，由图可知膜层的摩擦系数在0.13左右。

Claims

1.一种在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀纳米复合膜方法，其特征为飞机叶片上沉积的为TiN/DLC/TiN纳米复合膜，包括：

采用金属真空蒸汽离子源(MEVVA)注入方法，在叶片基底表面注入金属元素，形成金属″钉扎层″；

(a)在所述金属″钉扎层″之上，采用磁过滤阴极真空弧(FCVA)方法，沉积得到第一层用于释放内应力的薄膜金属过渡层，金属元素为Ti或者Ni，厚度为10～500nm，起弧电流为100-120A，弯管磁场1.4-2.4A，束流80-140mA；

(b)在所述第一层过渡层之上，采用磁过滤阴极真空弧(FCVA)方法，沉积得到第二层软DLC膜，软DLC膜层厚度为10～500nm，乙炔进气量在80～230sccm起弧电流100～120A，弯管磁场3.0～4.0A，负压100-300V，沉积时间30～120s，占空比为20～50％；

(c)在所述第二层之上，采用磁过滤阴极真空弧(FCVA)方法，沉积得到第三层超硬TiN膜，起弧电流100～120A，弯管磁场1.4-2.4A，负压150-350V，沉积时间10～120s，占空比为50～100％，氮气进气量为10～30sccm，超硬TiN厚度为10-1000nm；

(d)重复第二层、第三层工艺，沉积得到厚度范围在10-30μm的TiN/DLC/TiN纳米复合膜。

2.根据权利要求1一种在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀纳米复合膜方法，其特征在于：所述基底为发动机叶片。

3.根据权利要求2一种在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀纳米复合膜方法，其特征在于：所述金属元素为Ti或者Ni，其注入电压为4～15kV，束流强度为1～10mA，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²，注入深度为70～120nm。

4.根据权利要求1所述一种在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀纳米复合膜方法，其特征在于：

(a)在沉积所述第一层释放应力过渡层时，采用的靶材为金属阴极，起弧电流100-120A，弯管磁场1.4-2.4A，束流80～140mA，负偏压100-300V；

(b)在沉积所述第二层DLC膜时，采用的靶材为金属阴极，起弧电流100～120A，弯管磁场3.0～4.0A，负压100-300V，沉积时间30-120s，占空比为20～50％，乙炔进气量为80～230sccm；

(c)在沉积所述第三层TiN膜时，采用的靶材为Ti阴极，起弧电流100～120A，弯管磁场1.4～2.4A，负压150～350V，沉积时间10～120s，占空比为50～100％，氮气进气量为10～30sccm。

5.根据权利要求1所述一种在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀纳米复合膜的设备，其特征为，包括：

(a)注入装置，配置为利用金属真空蒸汽离子源(MEVVA)系统，利用所述MEVVA离子源向所述基底表面注入金属Ti或Ni元素，形成金属″钉扎层″；其中，Ti或者Ni的注入电压为4～15kV，束流强度为1～10mA，注入剂量为1×10¹⁵～1×10¹⁷/cm²，注入深度为70～120nm。

(b)沉积装置，配置为磁过滤阴极真空弧(FCVA)系统，利用单管90度磁过滤沉积方式，所述沉积装置包括：

第一沉积装置，用于利用所述FCVA系统，在所述金属″钉扎层″上，磁过滤沉积出第一层金属内应力释放层；其中，所述金属覆盖层的金属元素为Ti或Ni，厚度为10～500nm；

第二沉积装置，用于利用FCVA系统，在第一层内应力释放层表面，磁过滤沉积得到第二层软金属掺杂类金刚石膜层(DLC)；其中，所述DLC膜层的厚度为10～500nm。

第三沉积装置，用于利用FCVA系统，在第二层DLC层表面，磁过滤沉积得到超硬TiN膜层，其中，所述TiN膜层的厚度为10～1000nm。

6.一种在直升飞机叶片上沉积抗沙尘侵蚀纳米复合膜，其特征在于，复合膜是采用权利要求1至4任一项所述的方法，以及采用权利要求5中的设备而制备的。