CN109778117A - 基体的表面涂层及其制备方法 - Google Patents

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CN109778117A CN201811432996.8A CN201811432996A CN109778117A CN 109778117 A CN109778117 A CN 109778117A CN 201811432996 A CN201811432996 A CN 201811432996A CN 109778117 A CN109778117 A CN 109778117A
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汪爱英
魏菁
李汉超
陈仁德
张栋
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Abstract

本发明涉及一种基体的表面涂层及其制备方法。所述表面涂层通过磁过滤阴极真空弧沉积方法制备得到，包括多个依次且相互交替设置的第一非晶碳层和第二非晶碳层，所述第一非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量为10％～45％，所述第二非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量为60％～85％。本发明的表面涂层能够在高腐蚀的环境中对基体进行有效防护。

Description

基体的表面涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及材料表面处理技术领域，特别是涉及基体的表面涂层及其制备方法。
背景技术
由硬质陶瓷相(WC)和金属粘结剂(如Co、Ni等)组成的硬质合金由于具有优异的硬度和韧性而广泛应用于许多工业领域。
近几十年来，海洋资源得到了极大的关注。然而，在恶劣的海洋环境中使用硬质合金面临着诸多腐蚀介质的挑战。目前，广泛应用的几种牌号的硬质合金通常具有较差的耐腐蚀性，严重影响了硬质合金的稳定性及使用寿命，限制了其在海洋环境中的应用。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种基体的表面涂层及其制备方法；所述表面涂层能够在高腐蚀的环境中对基体进行有效防护，且制备方法简单易行。
一种基体的表面涂层，所述表面涂层包括多个依次且相互交替设置的第一非晶碳层和第二非晶碳层，所述第一非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量为10％～45％，所述第二非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量为60％～85％。
在其中一个实施例中，所述第一非晶碳层和在所述第一非晶碳层上相邻的第二非晶碳层的厚度之和为10nm～50nm。
在其中一个实施例中，所述第一非晶碳层和在所述第一非晶碳层上相邻的第二非晶碳层的厚度之比为1：(0.6～1.5)。
在其中一个实施例中，该多个第一非晶碳层中每一所述第一非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量相同；及/或
该多个第二非晶碳层中每一所述第二非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量相同；及/或
该多个第一非晶碳层中每一所述第一非晶碳层的厚度相同；及/或
该多个第二非晶碳层每一所述第二非晶碳层的厚度相同。
在其中一个实施例中，所述第一非晶碳层设置于所述基体表面，所述第一非晶碳层及第二非晶碳层的层数均为n，2≤n≤60。
在其中一个实施例中，所述基体上还包括一涂层，所述第一非晶碳层设置于所述涂层表面。
在其中一个实施例中，所述基体包括硬质合金。
上述基体的表面涂层中，第一非晶碳层和第二非晶碳层相互交替叠加设置的结构中包含了大量的界面，这些界面不仅可以降低表面涂层中的通孔缺陷，还可以延长腐蚀介质到达基体表面的路径。而且，以低sp3杂化的碳原子含量的第一非晶碳层作为缓冲层，与高sp3杂化的碳原子含量的第二非晶碳层相互交替叠加设置，能够产生大量的界面吸收应变能，从而降低表面涂层的残余应力，提高表面涂层的结合力，增加表面涂层的稳定厚度，可进一步延长腐蚀介质到达基体表面的路径。因此，表面涂层能够在高腐蚀的环境中对基体进行有效防护。
一种基体的表面涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供基体；
(2)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法在所述基体表面沉积第一非晶碳层，其中，所述基体上施加的第一偏压为-150V～-500V；
(3)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法在所述第一非晶碳层表面沉积第二非晶碳层，所述基体上施加的第二偏压为-50V～-80V；
(4)交替重复进行步骤(2)和步骤(3)，得到表面涂层。
在其中一个实施例中，步骤(4)中，步骤(2)和步骤(3)的重复次数均为2～60。
在其中一个实施例中，步骤(2)中第一非晶碳层的沉积时间为3min～25min；
步骤(3)中第二非晶碳层的沉积时间为2min～10min；
步骤(2)和步骤(3)中，所述磁过滤阴极真空弧沉积方法中的电弧源电流均为60A～80A，弯管偏压均为10V～30V。
上述采用磁过滤阴极真空弧沉积方法沉积时，通过周期性调节基体上施加的偏压以获得低sp3杂化的碳原子含量的第一非晶碳层和高sp3杂化的碳原子含量的第二非晶碳层相互交替叠加设置的表面涂层，制备方法简单，易于实现产业化。
附图说明
图1为本发明一实施方式的基体的表面涂层的结构示意图，图中，10为基体，20为第一非晶碳层，30为第二非晶碳层，40为涂层；
图2为本发明实施例1的具有表面涂层的硬质合金基体与对比例1的硬质合金基体在室温下、浓度为3.5wt.％的NaCl溶液中的电化学极化曲线图，图中a为实施例1的电化学极化曲线图，b为对比例1的电化学极化曲线图；
图3为本发明实施例1的第一非晶碳层的XPS图；
图4为本发明实施例1的第二非晶碳层的XPS图；
图5为本发明实施例5的表面涂层的截面扫描电镜图；
图6是本发明实施例7的具有表面涂层的硬质合金基体与对比例3的硬质合金基体在室温下、浓度为3.5wt.％的NaCl溶液中的电化学极化曲线图，图中a为实施例7的电化学极化曲线图，b为对比例2的电化学极化曲线图。
具体实施方式
以下将对本发明提供的基体的表面涂层及其制备方法作进一步说明。
如图1所示，为本发明提供的一实施方式的基体的表面涂层，能够在高腐蚀的环境中对基体进行有效防护。
所述表面涂层包括多个依次且相互交替设置的第一非晶碳层20和第二非晶碳层30，所述第一非晶碳层20中的sp3杂化的碳原子含量为10％～45％，所述第二非晶碳层30中的sp3杂化的碳原子含量为60％～85％。
本发明所述表面涂层为非晶碳层，具有非晶结构以及较高的密度，可以有效阻挡腐蚀介质的渗入。同时，非晶碳层的碳元素具有优异的化学稳定性和化学惰性，能为基体10提供长时间有效的电化学腐蚀防护。
在非晶碳层中，sp3杂化的碳原子含量越高，耐腐蚀性越好。但是，相应的，sp3杂化的碳原子含量越高，非晶碳层的内应力就越高，与基体10的结合力就越差，非晶碳层超过100nm就会剥落，无法得到稳定厚度的表面涂层，影响防护效果。
所以，本发明将表面涂层分为低sp3杂化的碳原子含量的第一非晶碳层20和高sp3杂化的碳原子含量的第二非晶碳层30。以第一非晶碳层20作为缓冲层，与第二非晶碳层30进行相互交替叠加设置，从而能够产生大量的界面吸收应变能，以降低表面涂层的残余应力，提高表面涂层的结合力，进而能够增加表面涂层的稳定厚度，为基体10提供更好的防护。
而且，第一非晶碳层20和第二非晶碳层30相互交替叠加设置的结构中，包含了大量的界面，这些界面不仅可以降低表面涂层中的通孔缺陷，还可以延长腐蚀介质到达基体10表面的路径，提高表面涂层的防护效果。
表面涂层中，所述第一非晶碳层20和在所述第一非晶碳层20上相邻的第二非晶碳层30的厚度之和为10nm～50nm，厚度之比为1：(0.6～1.5)。从而，可使表面涂层保持较低的残余应力、较高的sp3杂化的碳原子含量和非晶碳层较好的机械性能；同时，使表面涂层对基体10的防腐蚀性能保持在一个较优的范围。
具体的，该多个第一非晶碳层20中每一所述第一非晶碳层20的sp3杂化的碳原子含量相同。该多个第二非晶碳层30中每一所述第二非晶碳层30中的sp3杂化的碳原子含量相同。
该多个第一非晶碳层20中每一所述第一非晶碳层20的厚度相同。该多个第二非晶碳层30每一所述第二非晶碳层30的厚度相同。
进一步的，表面涂层中多个第一非晶碳层20中每一所述第一非晶碳层20的sp3杂化的碳原子含量和厚度均相同；多个第二非晶碳层30中每一所述第二非晶碳层30的sp3杂化的碳原子含量和厚度均相同。
考虑到第一非晶碳层20的内应力低，优选的，将所述第一非晶碳层20设置于所述基体10表面，提高表面涂层与基体10的结合力。而且，sp3杂化的碳原子含量高，应力大，导致其与基体10的结合力较弱，而弱的结合力会导致底蚀作用。所以，将所述第一非晶碳层20设置于所述基体10表面可以有效避免底蚀作用。
具体的，所述第一非晶碳层20及第二非晶碳层30的层数均为n，2≤n≤60。从而，使表面涂层最顶层与腐蚀介质直接接触的是高sp3杂化的碳原子含量的第二非晶碳层30，具有更好的防腐蚀效果。
优选的，所述基体上还包括一涂层40，所述第一非晶碳层20设置于所述涂层40表面，从而能够提高表面涂层与基体10的结合力。
具体的，所述涂层为非晶碳层。
考虑到表面涂层厚度小于200nm时，表面涂层的电化学腐蚀防护效果不理想，但厚度大于600nm时，表面涂层容易剥落。优选的，所述涂层40与表面涂层的总厚度为200nm～600nm。
本发明中，所述基体10可包括金属基体、塑料基体、硬质合金基体等。优选为硬质合金基体，在硬质合金基体上形成所述表面涂层后，在室温下、浓度为3.5wt.％的NaCl溶液中腐蚀电流密度可下降1.5～3个数量级。
因此，本发明基体的表面涂层与基体的结合力强，厚度稳定，能够在高腐蚀的环境中对基体进行有效防护。同时，表面涂层具有光滑的表面，不仅不会损伤基体的机械性能，还能够在磨损环境中为基体提供优异的机械防护。
本发明还提供一种基体的表面涂层的制备方法，包括以下步骤：
(1)提供基体；
(2)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法在所述基体表面沉积第一非晶碳层，其中，所述基体上施加的第一偏压为-150V～-500V；
(3)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法在所述第一非晶碳层表面沉积第二非晶碳层，所述基体上施加的第二偏压为-50V～-80V；
(4)交替重复进行步骤(2)和步骤(3)，得到表面涂层。
其中，第一非晶碳层和第二非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量由基体上施加的第一偏压和第二偏压主导，第一偏压和第二偏压不变，sp3杂化的碳原子含量大致不变。
步骤(1)中，所述基体优选为硬质合金基体。且优选将所述基体经丙酮、乙醇等清洗并干燥。
进一步的，采用磁过滤阴极真空弧沉积方法对所述基体刻蚀10min～30min。刻蚀过程中，靶材为石墨靶，基体上施加的偏压为-200V～-500V，电弧源电流为60A～80A，弯管偏压均为10V～30V，惰性气体的通入量为5sccm～20sccm，惰性气体优选为氩气。从而，不仅可以去除基体表面的污染物，还可在基体表面形成一涂层，增强表面涂层与基体的结合力。
步骤(2)和步骤(3)中，所述磁过滤阴极真空弧沉积方法中的电弧源电流均为60A～80A，靶材均为石墨靶，惰性气体的通入量为1sccm～3sccm，惰性气体优选为氩气。
以及，所述磁过滤阴极真空弧沉积方法中的弯管偏压均为10V～30V。从而，可在过滤掉大颗粒的基础上，保证石墨靶产生的碳离子的有效传输，在基体表面形成高质量的第一非晶碳层和第二非晶碳层。
优选的，步骤(2)中第一非晶碳层的沉积时间为3min～25min；步骤(3)中第二非晶碳层的沉积时间为2min～10min。
步骤(4)中，步骤(2)和步骤(3)的重复次数均为2～60，优选为4～60。
本发明采用磁过滤阴极真空弧沉积方法沉积时，通过周期性调节基体上施加的偏压以获得低sp3杂化的碳原子含量的第一非晶碳层和高sp3杂化的碳原子含量的第二非晶碳层相互交替叠加设置的表面涂层，制备方法简单，易于实现产业化。
以下，将通过以下具体实施例对所述基体的表面涂层及其制备方法做进一步的说明。
其中，以下实施例和对比例的电化学腐蚀的具体测试过程均包括：三电极电化学工作站使用常温下3.5wt.％的NaCl溶液，采用铂网作为对电极，银/氯化银作为参比电极。工作电极的暴露面积为1.5平方厘米。在测量之前，开路电位被监测600秒以建立平衡。动电位极化曲线以0.1mV/s的扫描速率将电位电压从-0.3V扫描到1.5V。
实施例1：
(1)提供牌号为YG6的硬质合金基体。将基体经丙酮超声清洗，烘干后置于磁过滤阴极真空电弧设备的真空腔体内，预抽真空到2.5×10-3Pa。然后采用磁过滤阴极真空弧沉积方法对基体进行刻蚀10分钟，刻蚀过程中通入10sccm的氩气，基体上施加的偏压为-300V，电弧源电流设置为60A，弯管偏压设置为20V，去除基体表面的污染物，并在基体表面形成涂层。
(2)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法沉积在混合界面层上沉积第一非晶碳层，沉积过程中，以高纯石墨为靶材，向真空腔体中通入1.5sccm的氩气，电弧源电流设置为60A，弯管偏压设置为20V，基体上施加的第一偏压为-150V，沉积3min。
(3)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法沉积在第一非晶碳层上沉积第二非晶碳层，沉积过程中，其余参数不变，将基体上施加的第二偏压调整为-50V，沉积2min。
(4)交替重复进行步骤(2)和步骤(3)，重复次数均为4次，共沉积20min，得到表面涂层。
该表面涂层中，自涂层表面起，第一非晶碳层和第二非晶碳层依次且相互交替设置，第一非晶碳层和第二非晶碳层各4层。
如图3和图4所示，第一非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量为45％，第二非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量为60％。
第一非晶碳层和第二非晶碳层的厚度之和为50nm，厚度之比为1:1，表面涂层的厚度为200nm，与涂层的总厚度为245nm。
对比例1：
对比例1为牌号为YG6的硬质合金基体。
将实施例1和对比例1的基体进行电化学腐蚀测试，对比耐腐蚀性能。测试结果如2所示，从图2可知，对比例1的基体的腐蚀电位为-0.305V，腐蚀电流密度为3.87×10-7A/cm2，点蚀电位为-0.13V；实施例1的基体的腐蚀电位为-0.257V，腐蚀电流密度为2.19×10-8A/cm2，点蚀电位为1.17V。由此可知，该实施例的表面涂层可以显著提高基体在室温下、浓度为3.5wt.％的NaCl溶液中的点蚀电位，降低腐蚀倾向，腐蚀电流密度降低1.5个数量级，因此可以有效提高基体的耐腐蚀性能。
实施例2：
该实施例与实施例1的区别在于，步骤(2)中的基体上施加的第一偏压为-350V，沉积时间为6min，重复次数均为4次，共沉积32min。
该表面涂层中，自涂层表面起，第一非晶碳层和第二非晶碳层依次且相互交替设置，第一非晶碳层和第二非晶碳层各4层。第一非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量为36％，第二非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量为60％。第一非晶碳层和第二非晶碳层的厚度之和为40nm，厚度之比为1:1，表面涂层的厚度为160nm，与涂层的总厚度为205nm。
将该实施例的基体进行电化学腐蚀测试，腐蚀电位为-0.243V，腐蚀电流密度为2.81×10-8A/cm2，点蚀电位为1.32V。相较于对比例1可知，该实施例的表面涂层可以显著提高基体在室温下、浓度为3.5wt.％的NaCl溶液中的点蚀电位，降低腐蚀倾向，腐蚀电流密度约降低1.5个数量级，因此可以有效提高基体的耐腐蚀性能。
实施例3：
该实施例与实施例1的区别在于，步骤(2)中的基体上施加的第一偏压为-500V，沉积时间为20min，步骤(3)中的基体上施加的第二偏压为-60V，沉积的时间为5min，重复次数均为8次，共沉积200min。
该表面涂层中，自涂层表面起，第一非晶碳层和第二非晶碳层依次且相互交替设置，第一非晶碳层和第二非晶碳层各8层。第一非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为10％，第二非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为70％。第一非晶碳层和第二非晶碳层的厚度之和为40nm，厚度之比为1:1.2，表面涂层的厚度为320nm，与涂层的总厚度为350nm。
将该实施例的基体进行电化学腐蚀测试，腐蚀电位为-0.210V，腐蚀电流密度为1.06×10-8A/cm2，点蚀电位为1.05V。相较于对比例1可知，该实施例的表面涂层可以显著提高基体在室温下、浓度为3.5wt.％的NaCl溶液中的点蚀电位，降低腐蚀倾向，腐蚀电流密度约降低1.5个数量级。因此，该表面涂层可以有效提高基体的耐腐蚀性能。
实施例4：
该实施例与实施例1的区别在于，重复次数均为8次，共沉积40min。
该表面涂层中，自涂层表面起，第一非晶碳层和第二非晶碳层依次且相互交替设置，第一非晶碳层和第二非晶碳层各8层。第一非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为45％，第二非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为60％。第一非晶碳层和第二非晶碳层的厚度之和为50nm，厚度之比为1:1，表面涂层的厚度为400nm，与涂层的总厚度为445nm。
将该实施例的基体进行电化学腐蚀测试，腐蚀电位为-0.217V，腐蚀电流密度为5.05×10-9A/cm2，点蚀电位为1.13V。相较于对比例1可知，该实施例的表面涂层可以显著提高基体在室温下、浓度为3.5wt.％的NaCl溶液中的点蚀电位，降低腐蚀倾向，腐蚀电流密度约降低2个数量级。因此，该表面涂层可以有效提高基体的耐腐蚀性能。
实施例5：
该实施例与实施例1的区别在于，步骤(2)中沉积时间为6min，步骤(3)中的基体上施加的第二偏压为-60V，沉积时间为4min，重复次数均为4次，共沉积40min。
该表面涂层中，自涂层表面起，第一非晶碳层和第二非晶碳层依次且相互交替设置，第一非晶碳层和第二非晶碳层各2层。第一非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为45％，第二非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为70％。第一非晶碳层和第二非晶碳层的厚度之和为50nm，厚度之比为1:0.6，表面涂层的厚度为200nm，与涂层的总厚度为230nm。
将该实施例的基体进行电化学腐蚀测试，腐蚀电位为-0.254V，腐蚀电流密度为1.36×10-8A/cm2，点蚀电位为1.13V。相较于对比例1可知，该实施例的表面涂层可以显著提高基体在室温下、浓度为3.5wt.％的NaCl溶液中的点蚀电位，降低腐蚀倾向，腐蚀电流密度约降低1.5个数量级。因此，该表面涂层可以有效提高基体的耐腐蚀性能。
同时，采用扫描电子显微镜对该表面涂层的截面进行表征，结果如图3所示，该表面涂层呈现明显的分层，共4层，由此可证明该表面涂层由第一非晶碳层和第二非晶碳层交替叠加设置而成。
实施例6：
(1)提供牌号为YG8的硬质合金基体。将基体经丙酮超声清洗，烘干后置于磁过滤阴极真空电弧设备的真空腔体内，预抽真空到2.5×10-3Pa。然后采用磁过滤阴极真空弧沉积方法对基体进行刻蚀30分钟，刻蚀过程中通入5sccm的氩气，基体上施加的偏压为-500V，电弧源电流设置为70A，弯管偏压设置为10V，去除基体表面的污染物，并在基体表面形成涂层。
(2)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法沉积在混合界面层上沉积第一非晶碳层，沉积过程中，以高纯石墨为靶材，向真空腔体中通入1sccm的氩气，电弧源电流设置为70A，弯管偏压设置为10V，基体上施加的第一偏压为-500V，沉积10min。
(3)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法沉积在第一非晶碳层上沉积第二非晶碳层，沉积过程中，其余参数不变，将基体上施加的第二偏压调整为-80V，沉积2min。
(4)交替重复进行步骤(2)和步骤(3)，重复次数均为60次，共沉积720min，得到表面涂层。
该表面涂层中，自涂层表面起，第一非晶碳层和第二非晶碳层依次且相互交替设置，第一非晶碳层和第二非晶碳层各60层。第一非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为10％，第二非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为85％。第一非晶碳层和第二非晶碳层的厚度之和为10nm，厚度之比为1:0.6，表面涂层的厚度为600nm，与涂层的总厚度为610nm。
对比例2：
对比例2为牌号为YG6的硬质合金基体。
将该实施例和对比例2的基体进行电化学腐蚀测试，对比耐腐蚀性能。测试结果为，对比例2的基体的腐蚀电位为-0.332V，腐蚀电流密度为1.26×10-7A/cm2，点蚀电位为-0.38V；实施例6的基体的腐蚀电位为-0.09V，腐蚀电流密度为1.63×10-9A/cm2，点蚀电位为1.31V。由此可知，该实施例的表面涂层可以显著提高基体在室温下、浓度为3.5wt.％的NaCl溶液中的点蚀电位，降低腐蚀倾向，腐蚀电流密度降低2.0个数量级，因此可以有效提高基体的耐腐蚀性能。
实施例7：
(1)提供牌号为YT15的硬质合金基体。将基体经丙酮超声清洗，烘干后置于磁过滤阴极真空电弧设备的真空腔体内，预抽真空到2.5×10-3Pa。然后采用磁过滤阴极真空弧沉积方法对基体进行刻蚀10分钟，刻蚀过程中通入20sccm的氩气，基体上施加的偏压为-200V，电弧源电流设置为70A，弯管偏压设置为30V，去除基体表面的污染物，并在基体表面形成涂层。
(2)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法沉积在混合界面层上沉积第一非晶碳层，沉积过程中，以高纯石墨为靶材，向真空腔体中通入3sccm的氩气，电弧源电流设置为80A，弯管偏压设置为30V，基体上施加的第一偏压为-400V，沉积25min。
(3)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法沉积在第一非晶碳层上沉积第二非晶碳层，沉积过程中，其余参数不变，将基体上施加的第二偏压调整为-70V，沉积10min。
(4)交替重复进行步骤(2)和步骤(3)，重复次数均为20次，共沉积700min，得到表面涂层。
该表面涂层中，自涂层表面起，第一非晶碳层和第二非晶碳层依次且相互交替设置，第一非晶碳层和第二非晶碳层各20层。第一非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为20％，第二非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为80％。第一非晶碳层和第二非晶碳层的厚度之和为25nm，厚度之比为1:1.5，表面涂层的厚度为500nm，与涂层的总厚度为520nm。
对比例3：
对比例3为牌号为YT15的硬质合金基体。
将该实施例和对比例3的基体进行电化学腐蚀测试，对比耐腐蚀性能。测试结果如4所示，从图4可知，对比例3的基体的腐蚀电位为-0.385V，腐蚀电流密度为2.26×10-7A/cm2，点蚀电位为-0.05V；实施例7的基体的腐蚀电位为-0.09V，腐蚀电流密度为3.6×10- 10A/cm2，且没有发生明显的点蚀现象。由此可知，该实施例的表面涂层可以显著提高基体在室温下、浓度为3.5wt.％的NaCl溶液中的点蚀电位，降低腐蚀倾向，腐蚀电流密度降低3个数量级，因此可以有效提高基体的耐腐蚀性能。
实施例8：
该实施例与实施例7的区别在于，步骤(2)中，在重复的第11次起，将基体上施加的第一偏压为-150V，沉积3min，步骤(3)中，在重复的第11次起，将基体上施加的第二偏压调整为-50V，沉积2min。重复次数均为20次，共沉积400min，得到表面涂层。
该表面涂层中，自涂层表面起，第一非晶碳层和第二非晶碳层依次且相互交替设置，第一非晶碳层和第二非晶碳层各20层。第1～10层中，第一非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为20％，第11～20层中，第一非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为45％。第1～10层中，第二非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为80％，第11～20层中，第二非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量为60％。第1～10层中，第一非晶碳层和第二非晶碳层的厚度之和为25nm，厚度之比为1:1.5；第11～20层中，第一非晶碳层和第二非晶碳层的厚度之和为50nm，厚度之比为1:1。表面涂层的厚度为750nm，与涂层的总厚度为770nm。
将该实施例的基体进行电化学腐蚀测试，相较于对比例3可知，该实施例的表面涂层可以显著提高基体在室温下、浓度为3.5wt.％的NaCl溶液中的点蚀电位，降低腐蚀倾向，腐蚀电流密度约降低3个数量级。因此，该表面涂层可以有效提高基体的耐腐蚀性能。
以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种基体的表面涂层，其特征在于，所述表面涂层包括多个依次且相互交替设置的第一非晶碳层和第二非晶碳层，所述第一非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量为10％～45％，所述第二非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量为60％～85％。
2.根据权利要求1所述的基体的表面涂层，其特征在于，所述第一非晶碳层和在所述第一非晶碳层上相邻的第二非晶碳层的厚度之和为10nm～50nm。
3.根据权利要求1所述的基体的表面涂层，其特征在于，所述第一非晶碳层和在所述第一非晶碳层上相邻的第二非晶碳层的厚度之比为1：(0.6～1.5)。
4.根据权利要求1所述的基体的表面涂层，其特征在于，该多个第一非晶碳层中每一所述第一非晶碳层的sp3杂化的碳原子含量相同；及/或
该多个第二非晶碳层中每一所述第二非晶碳层中的sp3杂化的碳原子含量相同；及/或
该多个第一非晶碳层中每一所述第一非晶碳层的厚度相同；及/或
该多个第二非晶碳层每一所述第二非晶碳层的厚度相同。
5.根据权利要求1所述的基体的表面涂层，其特征在于，所述第一非晶碳层设置于所述基体表面，所述第一非晶碳层及第二非晶碳层的层数均为n，2≤n≤60。
6.根据权利要求5所述的基体的表面涂层，其特征在于，所述基体上还包括一涂层，所述第一非晶碳层设置于所述涂层表面。
7.根据权利要求1所述的基体的表面涂层，其特征在于，所述基体包括硬质合金。
8.一种基体的表面涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)提供基体；
(2)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法在所述基体表面沉积第一非晶碳层，其中，所述基体上施加的第一偏压为-150V～-500V；
(3)采用磁过滤阴极真空弧沉积方法在所述第一非晶碳层表面沉积第二非晶碳层，所述基体上施加的第二偏压为-50V～-80V；
(4)交替重复进行步骤(2)和步骤(3)，得到表面涂层。
9.根据权利要求8所述的基体的表面涂层的制备方法，其特征在于，步骤(4)中，步骤(2)和步骤(3)的重复次数均为2～60。
10.根据权利要求8所述的基体的表面涂层的制备方法，其特征在于，步骤(2)中第一非晶碳层的沉积时间为3min～25min；
步骤(3)中第二非晶碳层的沉积时间为2min～10min；
步骤(2)和步骤(3)中，所述磁过滤阴极真空弧沉积方法中的电弧源电流均为60A～80A，弯管偏压均为10V～30V。
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