CN111748782A - Max相涂层及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种MAX相涂层及其制备方法，所述MAX相涂层中，M元素为过渡族金属元素，A元素为主族元素，X元素为C或N；其中，所述A元素中至少包括Sn和另一元素Z，所述Sn在所述A元素中的原子含量x为20％～80％。所述MAX相涂层可通过沉积M‑A‑X涂层后经退火处理制得。本发明的MAX相涂层的自修复温度大大降低，提高了MAX相涂层的服役寿命，且该MAX相涂层的制备方法可控、成本低，易于大面积制备。

Description

MAX相涂层及其制备方法
技术领域
本发明涉及陶瓷涂层技术领域，特别是涉及MAX相涂层的制备方法。
背景技术
PVD(物理气相沉积)技术制备MAX相涂层是一个极度远离平衡态的过程(冷却速率1012-1016K/s)，在沉积过程中，MAX相涂层内存在诸多空位、晶界、空隙等微观缺陷。此外，MAX相涂层在高温服役过程中会发生氧化，由于氧化物和MAX相涂层热膨胀系数的差异，MAX相涂层内应力的增加会使MAX相涂层产生微裂纹。然而，传统的MAX相材料的自修复的温度通常高于800℃，其原因是：A元素具有高活度，在高温服役过程中，A元素优先发生氧化形成氧化物，该氧化物填充微裂纹、孔洞等微观、宏观缺陷。但是，A元素氧化温度相对较高，A元素发生氧化的过程中M元素和X元素也发生了严重氧化，使MAX相材料发生分解，损失了MAX相材料的本征性能。
所以，传统的MAX相涂层破损后无法实现中低温自修复，从而导致MAX相涂层剥落、快速氧化甚至失效，服役寿命减退，直接导致经济损失的同时也带来了大量的安全隐患，极大限制了MAX相涂层的应用。
发明内容
基于此，有必要针对上述问题，提供一种MAX相涂层及其制备方法；所述MAX相涂层的自修复温度大大降低，提高了MAX相涂层服役寿命，且该MAX相涂层的制备方法可控、成本低，易于大面积制备。
一种MAX相涂层，所述MAX相涂层中，M元素为过渡族金属元素，A元素为主族元素，X元素为C或N；其中，所述A元素中至少包括Sn和另一元素Z，所述Sn在所述A元素中的原子含量x为20％～80％。
在其中一个实施例中，所述Sn的熔点低于所述Z的熔点。
在其中一个实施例中，所述Z包括Al、Si中的至少一种。
在其中一个实施例中，所述MAX相涂层包括Ti2(Al1-x,Snx)C、Cr2(Al1-x,Snx)C、V2(Al1-x,Snx)C、Ti3(Al1-x,Snx)C2、Ti4(Al1-x,Snx)C3、Ti4(Al1-x,Snx)N3、Zr2(Al1-x,Snx)C、Zr3(Al1-x,Snx)3C5、Zr2(Al1-x,Snx)4C5中的一种。
在其中一个实施例中，所述MAX相涂层中MAX相的质量分数大于等于95％。
在其中一个实施例中，所述MAX相涂层的厚度为5微米～20微米。
上述MAX相涂层中，A元素包括两种元素，其中一种为Sn元素，且原子含量为20％～80％，因Sn元素的起始氧化温度为200℃～300℃，所以，在高温服役过程中，A元素的Sn会立即发生氧化形成氧化物，该氧化物填充微裂纹、孔洞等微观、宏观缺陷，大大降低了MAX相涂层的自愈合温度，提高了MAX相涂层服役寿命。
一种MAX相涂层的制备方法，所述制备方法包括：
提供基底；
于所述基底的表面形成M-A-X涂层，其中，M元素为过渡族金属元素，A元素为主族元素，X元素为C或N，所述A元素中至少包括Sn和另一元素Z，所述Sn在所述A元素中的原子含量为20％～80％；
将带有所述M-A-X涂层的基底进行退火处理，得到MAX相涂层。
在其中一个实施例中，采用磁控溅射法在所述基底的表面沉积得到所述M-A-X涂层，所述磁控溅射法中，靶材为M-A复合靶，反应气体为碳氢气体或氮气，所述反应气体的通入流量为2sccm～20sccm，氩气的通入流量为40sccm～80sccm，腔体压力为0.3Pa～1.0Pa，溅射电流为0.5A～4A，沉积的温度≤300℃，沉积的时间为60min～600min。
在其中一个实施例中，于所述基底的表面形成M-A-X涂层之前，还包括在所述基底的表面形成第一过渡层，所述第一过渡层为所述过渡族金属元素层，所述第一过渡层的厚度为0.4微米～1微米。
在其中一个实施例中，在形成所述第一过渡层后，还包括于所述第一过渡层的表面形成第二过渡层，所述第二过渡层包括TiN层、TiC层、ZrN层、ZrC层、Al2O3陶瓷层中的至少一种，所述第二过渡层的厚度为0.2微米～3微米。
上述制备方法中，通过沉积M-A-X涂层结合后续热处理获得MAX相涂层，使得MAX相涂层的成分及结构均匀、易于控制，且制备方法的成本低，易于大面积制备。
附图说明
图1是本发明实施例1所得到的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层的相结构图；
图2是本发明实施例1所得到的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层在500℃、20h下的裂纹自愈合形貌图；
图3是本发明对比例1所得到的Ti2AlC MAX相涂层的相结构图；
图4是本发明对比例1所得到的Ti2AlC MAX相涂层在500℃、20h下的裂纹自愈合形貌图；
图5是本发明实施例5所得到的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层的相结构图；
图6是本发明实施例5所得到的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层在450℃、50h下的裂纹自愈合形貌图；
图7是本发明对比例4所得到的Cr2AlC MAX相涂层的相结构图；
图8是本发明对比例4所得到的Cr2AlC MAX相涂层在450℃、50h下的裂纹自愈合形貌图。
具体实施方式
以下将对本发明提供的MAX相涂层及其制备方法作进一步说明。
本发明提供的MAX相涂层中，M元素为过渡族金属元素，A元素为主族元素，X元素为C或N；其中，所述A元素中至少包括Sn和另一元素Z，所述Sn在所述A元素中的原子含量x为20％～80％。
主族元素中，因Sn元素的起始氧化温度为200℃～300℃且可以固溶，所以，本发明的MAX相涂层在高温服役过程中，A元素的Sn会立即发生氧化形成氧化物，该氧化物填充微裂纹、孔洞等MAX相涂层自身的微观、宏观缺陷，从而大大降低了MAX相涂层的自愈合温度，提高了MAX相涂层服役寿命。
考虑到熔点较Sn低的元素难以固溶，所以，所述Z的熔点高于所述Sn的熔点，从而，本发明的MAX相涂层在高温服役过程中，A元素的Sn会优先发生氧化形成氧化物。进而，因另一元素Z的选择不同而形成的各体系的MAX相涂层均可以降低自愈合温度，提高服役寿命。
其中，M元素包括Ti、V、Cr、Zr、Nb等过渡族金属元素。
A元素为主族元素，所以除Sn外，另一元素Z包括Al、Si、Pb、Ga等中的至少一种，优选为Al、Si中的至少一种。
其中，所述Sn和所述另一元素Z处于晶体结构中的相同位置，即，A元素的Sn置换Z，或者Z置换Sn。
如，当另一元素Z为Al时，Sn和Al处于晶体结构中的相同位置，即Sn置换Al或Al置换Sn。或者，当另一元素Z为Si时，Sn和Si处于晶体结构中的相同位置，即Sn置换Si或Si置换Sn。
更优选的，所述另一元素Z为Al。此时，在高温服役过程中，A元素中的Al可以在涂层表面原位生成致密Al2O3阻挡层，提供高温抗氧化防护效果。
所以，所述MAX相涂层优选为Ti2(Al1-x,Snx)C、Cr2(Al1-x,Snx)C、V2(Al1-x,Snx)C、Ti3(Al1-x,Snx)C2、Ti4(Al1-x,Snx)C3、Ti4(Al1-x,Snx)N3、Zr2(Al1-x,Snx)C、Zr3(Al1-x,Snx)3C5、Zr2(Al1-x,Snx)4C5中的一种，其中，x为20％～80％。
考虑到MAX相涂层的使用效果，所述MAX相涂层中MAX相的质量分数大于等于95％。
考虑到MAX相涂层太薄时，Sn元素含量少，导致在高温服役时MAX相涂层的自愈合能力弱或者不具备自愈合能力。所以，所述MAX相涂层的厚度优选为5微米～20微米。
所以，本发明的MAX相涂层在使用时，高温服役时间长，经济效果好，且服役时安全性高，可广泛应用于核电、航空航天和海洋等相关产业的结构材料中，扩大了MAX相涂层的应用领域。
本发明还提供一种上述MAX相涂层的制备方法，包括：
S1，提供基底；
S2，于所述基底的表面形成M-A-X涂层，其中，M元素为过渡族金属元素，A元素为主族元素，X元素为C或N，所述A元素中至少包括Sn和另一元素Z，所述Sn在所述A元素中的原子含量为20％～80％；
S3，将带有所述M-A-X涂层的基底进行退火处理，得到MAX相涂层。
步骤S1中，所述基底的材料不限。优选的，所述的基底为Zr合金、Ti合金、不锈钢中的一种。
而且，在所述基底的表面形成M-A-X涂层之前，优选对所述基底进行清洗。
优选的，在清洗之后，还包括采用线性阳极层离子源产生的氩等离子体对基底进行刻蚀的步骤，其中，压力为0.2Pa～0.6Pa，氩气流量为20sccm～60sccm，离子源电流为0.1A～0.3A，刻蚀时间为10min～40min。
步骤S2中，M-A-X涂层的形成方法很多，包括磁控溅射法、阴极电弧离子镀方法等。
本步骤中，优选采用磁控溅射法在所述基底的表面沉积得到所述M-A-X涂层。
所述磁控溅射法中，靶材为M-A复合靶。可以理解，当A元素为Al和Sn时，靶材为M-Al-Sn复合靶，形成的M-A-X涂层为M-Al-Sn-X涂层；当A元素为Si和Sn时，靶材为M-Si-Sn复合靶，形成的M-A-X涂层为M-Si-Sn-X涂层。
所述磁控溅射法中，反应气体为碳氢气体或氮气。所述碳氢气体包括甲烷、乙炔中的至少一种。所述反应气体的通入流量为2sccm～20sccm。
可以理解，在磁控溅射法中，还通入氩气，所述氩气的通入流量为40sccm～80sccm。所述反应气体和所述氮气混合形成混合气体，所述反应气体占所述混合气体总流量的1％～20％，优选为2％～10％，腔体压力为0.3Pa～1.0Pa。
所述磁控溅射法中，溅射电流为0.5A～5A，优选为0.5A～4A，更优选为1A～3A。沉积的温度≤300℃，优选为室温～300℃，沉积的时间为60min～600min。
为了提高MAX相涂层与基底的结合强度，在步骤S2于所述基底的表面形成M-A-X涂层之前，还包括在所述基底的表面形成第一过渡层，所述第一过渡层的厚度为0.4微米～1微米。所述第一过渡层为所述过渡族金属元素层，包括Ti层、Cr层、Zr层等。
优选的，在形成所述第一过渡层后，还包括于所述第一过渡层的表面形成第二过渡层，用于防止MAX相涂层与基底元素互相扩散。所述第二过渡层包括TiN层、TiC层、ZrN层、ZrC层、Al2O3陶瓷层中的至少一种，厚度为0.2微米～3微米，优选为0.5微米～2微米。
步骤S3中，所述退火处理的真空度1.0×10-3Pa～3.0×10-2Pa，温度为300℃～800℃，时间为1h～200h。
该步骤中，通过长时间低温退火，使A元素充分扩散形成MAX相涂层，大大降低了MAX相的形成温度。并且，在相同退火温度下，退火时间延长，使得MAX相纯度越高，质量分数大于等于95％。因而，通过延长退火时间可获得高纯、高结晶性的MAX相，也可通过延长退火时间而适当降低退火温度，进一步减小高退火温度对基底的影响。
考虑到使元素扩散的更为充分，提高涂层的结晶性，优选的，退火处理的温度为400℃～600℃，时间为50h～200h。
上述制备方法中，选择M-A复合靶为溅射靶，碳氢气体或氮气为反应气体，通过反应溅射在基底表面形成M-A-X涂层，再经后续热处理形成MAX相。从而，使得MAX相涂层的成分及结构均匀、易于控制，且制备方法的成本低，易于大面积制备。
以下，将通过以下具体实施例对所述MAX相涂层及其制备方法做进一步的说明。
实施例1：
以Ti合金为基底，把清洗烘干后的基底放入真空腔体中。向真空腔体中通入氩气40sccm，设置线性阳极离子源的电流为0.2A，基底负偏压为-150V，利用电离的氩离子对基底进行刻蚀20min。
采用直流磁控溅射在上述处理后基底上沉积Ti过渡层，其中，溅射电流为2A，Ar流量为40sccm，沉积厚度为400nm。然后，采用磁控溅射法在Ti过渡层上沉积Ti-Al-Sn-C涂层，其中，靶材为Ti1.5(Al0.5Sn0.5)复合靶，电流为2.0A，Ar和CH4的流量分别为80sccm和2sccm，腔体压力为0.7Pa，基底负偏压为-150V，沉积温度250℃，沉积时间2h。
对沉积有Ti-Al-Sn-C涂层的基底进行高温热处理，真空度为1.0×10-2Pa，退火温度为600℃，退火时间为50h，得到Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层。该Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层的厚度为12μm，MAX相含量约为97％，A元素中，Sn元素的原子含量为50％。
对获得的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行500℃、20小时的氧化处理。然后对Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层进行相结构和裂纹自愈合能力表征，结果见图1和图2。从图1和图2可知，经500℃、20小时的氧化处理后Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层发生了裂纹自愈合，即Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层具有500℃下自愈合的能力。
实施例2：
实施例2与实施例1的区别仅在于，实施例2中靶材为Ti1.5(Al0.75Sn0.25)复合靶，得到的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层的A元素中，Sn元素的原子含量为20％。对该实施例获得的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行500℃、20小时的氧化处理后发现，该实施例的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层具有500℃下裂纹自愈合的能力。
实施例3：
实施例3与实施例1的区别仅在于，实施例3中控制涂层沉积时间，使得到的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层厚度仅为5μm。对该实施例获得的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行500℃、20小时的氧化处理后发现，该实施例的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层具有500℃下裂纹自愈合的能力。
实施例4：
实施例4与实施例1的区别仅在于，实施例4中在Ti过渡层上沉积有1微米的TiC过渡层。对该实施例获得的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行500℃、20小时的氧化处理后发现，该实施例的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层具有500℃下裂纹自愈合的能力。
对比例1：
以Ti合金为基底，把清洗烘干后的基底放入真空腔体中。向真空腔体中通入氩气40sccm，设置线性阳极离子源的电流为0.2A，基底负偏压为-150V，利用电离的氩离子对基底进行刻蚀20min。
采用直流磁控溅射在上述处理后基底上沉积Ti过渡层，其中，溅射电流为2A，Ar流量为40sccm，沉积厚度为350nm。然后，采用磁控溅射法在Ti过渡层上沉积Ti-Al-C涂层，其中，靶材为Ti1.5Al复合靶，电流为2.0A，Ar和CH4的流量分别为80sccm和5sccm，腔体压力为0.7Pa，基底负偏压为-150V，沉积温度250℃，沉积时间2h。
对沉积有Ti-Al-C涂层的基底进行高温热处理，真空度为1.0×10-2Pa，退火温度为600℃，退火时间为50h，得到Ti2AlC MAX相涂层。该Ti2AlC MAX相涂层的厚度为12μm。
对获得的Ti2AlC MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行500℃、20小时的氧化处理。然后对Ti2AlC MAX相涂层进行相结构和裂纹自愈合能力表征，结果见图3和图4。从图3和图4可知，经500℃、20小时的氧化处理后Ti2AlC MAX相涂层未发生裂纹自愈合，即Ti2AlC MAX相涂层不具有500℃下自愈合的能力。
对比例2：
对比例2与实施例1的区别仅在于，对比例2中靶材为Ti1.5(Al0.8Sn0.2)复合靶，得到的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层的A元素中，Sn元素的原子含量为11％。对该对比例获得的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行500℃、20小时的氧化处理后发现，该对比例的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层不具有500℃下裂纹自愈合的能力。
对比例3：
对比例3与实施例1的区别仅在于，对比例3中控制涂层沉积时间，使得到的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层厚度仅为2μm。对该对比例获得的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行500℃、20小时的氧化处理后发现，该对比例的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层不具有500℃下裂纹自愈合的能力。
实施例5：
以Cr合金为基底，把清洗烘干后的基底放入真空腔体中。向真空腔体中通入氩气40sccm，设置线性阳极离子源的电流为0.2A，基底负偏压为-150V，利用电离的氩离子对基底进行刻蚀20min。
采用直流磁控溅射在上述处理后基底上沉积Cr过渡层，其中，溅射电流为2A，Ar流量为40sccm，沉积厚度为400nm。然后，采用磁控溅射法在Cr过渡层上沉积Cr-Al-Sn-C涂层，其中，靶材为Cr1.5(Al0.5Sn0.5)复合靶，电流为2.0A，Ar和CH4的流量分别为80sccm和2sccm，腔体压力为0.7Pa，基底负偏压为-150V，沉积温度250℃，沉积时间2h。
对沉积有Cr-Al-Sn-C涂层的基底进行高温热处理，真空度为1.0×10-2Pa，退火温度为600℃，退火时间为50h，得到Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层。该Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层的厚度为9.6μm，MAX相含量约为96％，A元素中，Sn元素的原子含量为42％。
对获得的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行450℃、50小时的氧化处理。然后对Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层进行相结构和裂纹自愈合能力表征，结果见图5和图6。从图5和图6可知，经450℃、50小时的氧化处理后Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层发生了裂纹自愈合，即Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层具有450℃下自愈合的能力。
实施例6：
实施例6与实施例5的区别仅在于，实施例6中靶材为Cr1.5(Al0.2Sn0.8)复合靶，得到的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层的A元素中，Sn元素的原子含量为80％。对该实施例获得的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行450℃、50小时的氧化处理后发现，该实施例的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层具有450℃下裂纹自愈合的能力。
实施例7：
实施例7与实施例5的区别仅在于，实施例7中靶材为Cr1.5(Al0.6Sn0.4)复合靶，得到的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层的A元素中，Sn元素的原子含量为40％。对该实施例获得的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行450℃、50小时的氧化处理后发现，该实施例的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层具有450℃下裂纹自愈合的能力。
实施例8：
实施例8与实施例5的区别仅在于，实施例8中控制涂层沉积时间，使得到的Ti2(Al,Sn)C MAX相涂层厚度为20μm。对该实施例获得的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行450℃、50小时的氧化处理后发现，该实施例的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层具有450℃下裂纹自愈合的能力。
对比例4：
以Cr合金为基底，把清洗烘干后的基底放入真空腔体中。向真空腔体中通入氩气40sccm，设置线性阳极离子源的电流为0.2A，基底负偏压为-150V，利用电离的氩离子对基底进行刻蚀20min。
采用直流磁控溅射在上述处理后基底上沉积Cr过渡层，其中，溅射电流为2A，Ar流量为40sccm，沉积厚度为400nm。然后，采用磁控溅射法在Cr过渡层上沉积Cr-Al-C涂层，其中，靶材为Cr1.5Al复合靶，电流为2.0A，Ar和CH4的流量分别为80sccm和5sccm，腔体压力为0.7Pa，基底负偏压为-150V，沉积温度250℃，沉积时间2h。
对沉积有Cr-Al-C涂层的基底进行高温热处理，真空度为1.0×10-2Pa，退火温度为600℃，退火时间为50h，得到Cr2AlC MAX相涂层。该Cr2AlC MAX相涂层的厚度为9.6μm。
对获得的Cr2AlC MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行450℃、50小时的氧化处理。然后对Cr2AlC MAX相涂层进行相结构和裂纹自愈合能力表征，结果见图7和图8。从图7和图8可知，经450℃、50小时的氧化处理后Cr2AlC MAX相涂层未发生裂纹自愈合，即Cr2AlC MAX相涂层不具有450℃下裂纹自愈合的能力。
对比例5：
对比例5与实施例5的区别仅在于，对比例5中控制涂层沉积时间，使得到的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层厚度仅为1.3μm。对该对比例获得的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行450℃、50小时的氧化处理后发现，该对比例的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层不具有450℃下裂纹自愈合的能力。
对比例6：
对比例6与实施例5的区别仅在于，对比例6中控制涂层沉积时间，使得到的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层厚度仅为4μm。对该对比例获得的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行450℃、50小时的氧化处理后发现，该对比例的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层不具有450℃下裂纹自愈合的能力。
对比例7：
对比例7与实施例5的区别仅在于，对比例7中靶材为Cr1.5(Al0.7Sn0.3)复合靶，得到的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层的厚度为11.8μm，A元素中，Sn元素的原子含量为15％。对该对比例获得的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行450℃、50小时的氧化处理后发现，该对比例的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层不具有450℃下裂纹自愈合的能力。
对比例8：
对比例8与实施例5的区别仅在于，对比例8中靶材为Cr1.5(Al0.8Sn0.2)复合靶，得到的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层的厚度为11.8μm，A元素中，Sn元素的原子含量为18％。对该对比例获得的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层进行维氏压痕测试，制造裂纹缺陷，然后进行450℃、50小时的氧化处理后发现，该对比例的Cr2(Al,Sn)C MAX相涂层不具有450℃下裂纹自愈合的能力。
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MAX相涂层，其特征在于，所述MAX相涂层中，M元素为过渡族金属元素，A元素为主族元素，X元素为C或N；其中，所述A元素中至少包括Sn和另一元素Z，所述Sn在所述A元素中的原子含量x为20％～80％。
2.根据权利要求1所述的MAX相涂层，其特征在于，所述Sn的熔点低于所述Z的熔点。
3.根据权利要求2所述的MAX相涂层，其特征在于，所述Z包括Al、Si中的至少一种。
4.根据权利要求3所述的MAX相涂层，其特征在于，所述MAX相涂层包括Ti2(Al1-x,Snx)C、Cr2(Al1-x,Snx)C、V2(Al1-x,Snx)C、Ti3(Al1-x,Snx)C2、Ti4(Al1-x,Snx)C3、Ti4(Al1-x,Snx)N3、Zr2(Al1-x,Snx)C、Zr3(Al1-x,Snx)3C5、Zr2(Al1-x,Snx)4C5中的一种。
5.根据权利要求1～4任一项所述的MAX相涂层，其特征在于，所述MAX相涂层中MAX相的质量分数大于等于95％。
6.根据权利要求1～4任一项所述的MAX相涂层，其特征在于，所述MAX相涂层的厚度为5微米～20微米。
7.一种MAX相涂层的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：
提供基底；
于所述基底的表面形成M-A-X涂层，其中，M元素为过渡族金属元素，A元素为主族元素，X元素为C或N，所述A元素中至少包括Sn和另一元素Z，所述Sn在所述A元素中的原子含量为20％～80％；
将带有所述M-A-X涂层的基底进行退火处理，得到MAX相涂层。
8.根据权利要求7所述的MAX相涂层的制备方法，其特征在于，采用磁控溅射法在所述基底的表面沉积得到所述M-A-X涂层，所述磁控溅射法中，靶材为M-A复合靶，反应气体为碳氢气体或氮气，所述反应气体的通入流量为2sccm～20sccm，氩气的通入流量为40sccm～80sccm，腔体压力为0.3Pa～1.0Pa，溅射电流为0.5A～4A，沉积的温度≤300℃，沉积的时间为60min～600min。
9.根据权利要求7所述的MAX相涂层的制备方法，其特征在于，于所述基底的表面形成M-A-X涂层之前，还包括在所述基底的表面形成第一过渡层，所述第一过渡层为所述过渡族金属元素层，所述第一过渡层的厚度为0.4微米～1微米。
10.根据权利要求9所述的MAX相涂层的制备方法，其特征在于，在形成所述第一过渡层后，还包括于所述第一过渡层的表面形成第二过渡层，所述第二过渡层包括TiN层、TiC层、ZrN层、ZrC层、Al2O3陶瓷层中的至少一种，所述第二过渡层的厚度为0.2微米～3微米。
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