CN116240512A - 一种涂布模头的喷射清洗及其表面CrxN叠层的制备 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种涂布模头的喷射清洗及其表面CrxN叠层的制备，属于涂布模头技术领域，具体涉及通过对涂布模头进行清洗和预处理，然后在涂布模头上沉积CrxN叠层，清洗过程中使用了喷砂和表面处理液，预处理中使用了阳极层离子源进行Ar离子刻蚀处理和渗氮处理，然后在涂布模头上先沉积Cr层，然后在Cr层上沉积CrN层，最后在CrN层上沉积Cr2N层，以Cr层、CrN层和Cr2N层构成一个循环单元，可以进行循环沉积，得到CrxN叠层。

Description

一种涂布模头的喷射清洗及其表面CrxN叠层的制备
技术领域
本发明属于涂布模头技术领域，具体涉及一种涂布模头的喷射清洗及其表面CrxN叠层的制备。
背景技术
随着新能源汽车的普及，锂电池的需求量大大提高，涂布作为锂电池生产重要的一环，涂布模头又是涂布过程中最重要的工具，涂布模头的产量也大幅上升。涂布模头一般使用不锈钢作为原材料，由于不锈钢基材硬度低，在使用过程又受到涂布浆料的磨损与腐蚀，市面上最初的解决方案是在模头表面电镀Cr，电镀工艺环境污染严重且电镀Cr硬度一般在900HV左右，涂层耐磨性差。
采用PVD涂层制备的CrN涂层硬度有所提升，耐磨性得到提高。但是目前较成熟的CrN制备方式主要有两种，一种是多弧离子镀技术，多弧离子镀技术涂层表面液滴颗粒严重，涂层表面粗糙度不能满足涂布技术，另外一种是溅射CrN工艺，但是传统溅射技术由于其低的离化率使得涂层硬度在1400-1800HV，且制备出的CrN都是柱状晶结构，对于增加基材的耐腐蚀性没有特别的提高。
CN217528040U公开了一种涂布模头；CN112779493A公开了一种阀门密封件表面的复合涂层；CN112779493A公开了一种基于GIS和HIPIMS技术的用于凹版印刷板表面CrN涂层制备方法。对其及现有技术进行分析发现，现有的电镀Cr工艺硬度偏低，不耐磨损，现有的溅射CrN工艺硬度不够高，耐磨性提高不多，柱状晶结构，腐蚀液体会沿着柱状晶间隙渗到涂布模头表面，产品耐腐蚀性不好。
发明内容
本发明的目的在于提供一种硬度高、结合性能好、耐磨性好的涂布模头表面纳米晶CrxN叠层制备方法。
本发明在涂布模头表面采用阳极层离子源ALIS（Anode Layer Ion Source）+高功率脉冲磁控溅射HiPIMS（High Power Impulse Magnetron Sputtering）制备Cr/CrN/Cr2N叠层。ALIS技术对产品进行Ar离子刻蚀，选取合适的刻蚀偏压，增加涂层的结合力，采用HiPIMS技术沉积Cr/CrN/Cr2N工艺，涂层硬度可以达到2500HV以上，增加其耐磨性，同时制备的涂层为纳米晶结构耐腐蚀性得到提升。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：
一种CrxN叠层，包括：基体材料，结合于基体材料上的CrxN叠层；CrxN叠层包括Cr层、CrN层和Cr2N层，Cr层、CrN层和Cr2N层构成循环单元，循环单元中，CrN层结合于Cr层上，Cr2N层结合于CrN层上。本发明清洗过程中使用了喷砂和表面处理液，预处理中使用了阳极层离子源进行Ar离子刻蚀处理和渗氮处理，然后在涂布模头上先沉积Cr层，然后在Cr层上沉积CrN层，最后在CrN层上沉积Cr2N层，以Cr层、CrN层和Cr2N层构成一个循环单元，可以进行循环沉积，得到CrxN叠层，该CrxN叠层具有梯度多层复合结构，不仅减小了单一涂层晶粒尺寸和晶格中的残余应力，提高了涂层的沉积厚度，从而大幅提高了涂层的承载抗磨能力；而且形成了多相纳米晶-非晶复合结构，打断了单一的晶向生长，能够有效防止腐蚀介质贯穿涂层引起涂层失效和剥落，提高了涂层的耐腐蚀性能。
优选地，基体材料为涂布模头。
优选地，循环单元重复时，Cr层结合于Cr2N层上。
优选地，循环单元至少包括1个，循环单元之间Cr层结合于Cr2N层上。
优选地，循环单元至少包括2个，循环单元以交替堆叠的方式循环。
优选地，基体材料经表面处理液处理，表面处理液中至少含有磷酸钠，表面处理液中还含有碳酸钠、碳酸铵、琥珀酸铵和乙醇胺中至少1种。
一种喷射清洗后的涂布模头表面纳米晶CrxN叠层的制备方法，包括：对涂布模头进行清洗和预处理，然后在预处理后的涂布模头上沉积CrxN叠层，CrxN叠层包括Cr层、CrN层和Cr2N层，Cr层、CrN层和Cr2N层构成循环单元，循环单元中，CrN层结合于Cr层上，Cr2N层结合于CrN层上；循环单元重复时，Cr层结合于Cr2N层上。
优选地，喷射清洗包括喷砂处理和表面处理液处理，表面处理液中至少含有磷酸钠，表面处理液中还含有碳酸钠、碳酸铵、琥珀酸铵和乙醇胺中至少1种。
优选地，循环单元至少包括2个。
优选地，CrxN叠层中Cr层、CrN层和Cr2N层沉积前采用表面处理液处理，表面处理液中至少含有磷酸钠，表面处理液中还含有碳酸钠、碳酸铵、琥珀酸铵和乙醇胺中至少1种。
优选地，预处理中采用阳极层离子源进行Ar离子刻蚀。
优选地，CrxN叠层的沉积方法为高功率脉冲磁控溅射。
优选地，涂布模头的清洗中，对涂布模头进行喷砂处理，然后将涂布模头在丙酮中超声清洗20～60min，风干后加入表面处理液中，在40～70℃下处理3-20min，去离子水超声清洗，风干，得到清洗后的涂布模头。
优选地，涂布模头的清洗中，喷砂处理的工艺参数为：压力0.3MPa，沙粒粒度为320#，喷砂距离为100mm。
优选地，涂布模头的清洗中，表面处理液中含有碳酸钠和磷酸钠，碳酸钠的浓度为20～40g/L，磷酸钠的浓度为40～60g/L。
优选地，涂布模头的清洗中，表面处理液中含有碳酸铵和磷酸钠，碳酸铵的浓度为20～40g/L，磷酸钠的浓度为40～60g/L。
优选地，涂布模头的清洗中，表面处理液中含有琥珀酸铵和磷酸钠，琥珀酸铵的浓度为20～40g/L，磷酸钠的浓度为40～60g/L。
更优选地，涂布模头的清洗中，表面处理液中还含有乙醇胺，乙醇胺的浓度为3～12g/L。
优选地，涂布模头的预处理中，将清洗后的涂布模头采用ALIS进行Ar离子刻蚀，然后通入氮气进行渗氮处理，得到预处理后的涂布模头。
更优选地，涂布模头的预处理中，Ar离子刻蚀中，真空抽至4×10-3Pa，将涂布模头预热至400～450℃，利用氩等离子体对施加负偏压的涂布模头表面轰击活化，350sccm流量通入工作氩气，启动偏压电源，分别以-900、-1100和-1200V偏压轰击涂布模头各2分钟，使涂布模头表面活化。
更优选地，涂布模头的预处理中，渗氮处理中，氮气流量为1200sccm，工作气压控制在10Pa，涂布模头上施加-800～-1000V负偏压，温度控制在500℃，渗氮处理时间为2～4小时。
优选地，涂布模头表面纳米晶CrxN叠层的制备中，采用HiPIMS方法在预处理后的涂布模头表面沉积制备CrxN叠层。
优选地，涂布模头表面纳米晶CrxN叠层的制备中，HiPIMS沉积中，通入氩气和高纯度氮气（纯度为99.95%），在涂布模头表面沉积CrxN叠层，沉积过程中，离子镀Cr靶电流为50～100A，涂布模头上施加-20～-50V负偏压，镀膜时控制加热温度为400℃，具体沉积过程如下：Cr层的沉积：氩气流量保持为100sccm，氮气流量为0，沉积1小时，得到Cr层；CrN层的沉积：氩气流量保持为100sccm，氮气流量为200sccm，沉积时间为8小时，得到CrN层；Cr2N层的沉积：氩气流量保持为100sccm，氮气流量为50sccm，沉积时间为8小时，得到Cr2N层。
优选地，后处理中，待涂层沉积形成后，真空环境下冷却至220℃以下，然后充入保护性气体N2，在保护气氛下冷却至100℃以下，放气至大气压，开腔出炉，最终在涂布模头表面获得高硬度、高耐磨、高耐蚀和抗接触疲劳特性的梯度CrxN叠层。
上述复合涂层采用多弧离子镀技术与渗氮技术相结合而制备，不仅简单易行，而且该能够进一步强化涂布模头硬度，得到高硬度、耐磨损、耐腐蚀和抗接触疲劳特性的超厚梯度复合涂层。
本发明由于通过对涂布模头进行清洗和预处理，然后在涂布模头上沉积CrxN叠层，清洗过程中使用了喷砂和表面处理液，预处理中使用了阳极层离子源进行Ar离子刻蚀处理和渗氮处理，然后在涂布模头上先沉积Cr层，然后在Cr层上沉积CrN层，最后在CrN层上沉积Cr2N层，以Cr层、CrN层和Cr2N层构成一个循环单元，可以进行循环沉积，得到CrxN叠层，因而具有如下有益效果：CrxN叠层的硬度高，结合强度高。因此，本发明是一种硬度高、结合性能好、耐磨性好的涂布模头表面纳米晶CrxN叠层制备方法。
附图说明
图1为CrxN叠层示意图；
图2为CrN层的XRD图；
图3为Cr2N层的XRD图；
图4为CrxN叠层的表面形貌图；
图5为CrxN叠层的截面形貌图；
图6为CrxN叠层的硬度图；
图7为CrxN叠层的结合强度图。
附图说明：1-涂布模头，2-CrN层，3-Cr2N层，4-CrN层。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1：
如图1所示，一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，涂布模头为SUS630不锈钢材料，在该材料表面自下而上依次沉积Cr层、CrN层和Cr2N层，然后按Cr层、CrN层和Cr2N层进行循环沉积，制得CrxN叠层。该涂层是成分由Cr经CrN逐渐向Cr2N呈梯度渐进过渡的多层复合叠层。
涂布模头的清洗：对涂布模头进行喷砂处理，然后将涂布模头在丙酮中超声清洗20min，风干后加入表面处理液中，在60℃下处理5min，去离子水超声清洗，风干，得到清洗后的涂布模头。喷砂处理的工艺参数为：压力0.3MPa，沙粒粒度为320#，喷砂距离为100mm；表面处理液中含有碳酸钠和磷酸钠，碳酸钠的浓度为30g/L，磷酸钠的浓度为50g/L。
涂布模头的预处理：将清洗后的涂布模头采用ALIS进行Ar离子刻蚀，然后通入氮气进行渗氮处理，得到预处理后的涂布模头。Ar离子刻蚀中，真空抽至4×10-3Pa，将涂布模头预热至450℃，利用氩等离子体对施加负偏压的涂布模头表面轰击活化，350sccm流量通入工作氩气，启动偏压电源，分别以-900、-1100和-1200V偏压轰击涂布模头各2分钟，使涂布模头表面活化；渗氮处理中，氮气流量为1200sccm，工作气压控制在10Pa，涂布模头上施加-1000V负偏压，温度控制在500℃，渗氮处理时间为3小时。
涂布模头表面纳米晶CrxN叠层的制备：采用HiPIMS方法在预处理后的涂布模头表面沉积制备CrxN叠层。HiPIMS沉积中，通入氩气和高纯度氮气（纯度为99.95%），在涂布模头表面沉积CrxN叠层，沉积过程中，离子镀Cr靶电流为80A，涂布模头上施加-40V负偏压，镀膜时控制加热温度为400℃，具体沉积过程如下：Cr层的沉积：氩气流量保持为100sccm，氮气流量为0，沉积1小时，得到Cr层；CrN层的沉积：氩气流量保持为100sccm，氮气流量为200sccm，沉积时间为8小时，得到CrN层；Cr2N层的沉积：氩气流量保持为100sccm，氮气流量为50sccm，沉积时间为8小时，得到Cr2N层；重复Cr层、CrN层和Cr2N层的沉积1次。
后处理：待涂层沉积形成后，真空环境下冷却至220℃以下，然后充入保护性气体N2，在保护气氛下冷却至100℃以下，放气至大气压，开腔出炉，最终在涂布模头表面获得高硬度、高耐磨、高耐蚀和抗接触疲劳特性的梯度CrxN叠层。
实施例2：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，涂布模头为SUS630不锈钢材料，在该材料表面自下而上依次沉积Cr层、CrN层和Cr2N层，然后按Cr层、CrN层和Cr2N层进行循环沉积，制得CrxN叠层。该涂层是成分由Cr经CrN逐渐向Cr2N呈梯度渐进过渡的多层复合叠层。
本实施例与实施例1相比，不同之处在于，涂布模头表面纳米晶CrxN叠层的制备中，重复Cr层、CrN层和Cr2N层的沉积2次。
实施例3：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，涂布模头为SUS630不锈钢材料，在该材料表面自下而上依次沉积Cr层、CrN层和Cr2N层，然后按Cr层、CrN层和Cr2N层进行循环沉积，制得CrxN叠层。该涂层是成分由Cr经CrN逐渐向Cr2N呈梯度渐进过渡的多层复合叠层。
本实施例与实施例1相比，不同之处在于，涂布模头的清洗中，表面处理液中含有碳酸铵和磷酸钠，碳酸铵的浓度为30g/L，磷酸钠的浓度为50g/L。
实施例4：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，涂布模头为SUS630不锈钢材料，在该材料表面自下而上依次沉积Cr层、CrN层和Cr2N层，然后按Cr层、CrN层和Cr2N层进行循环沉积，制得CrxN叠层。该涂层是成分由Cr经CrN逐渐向Cr2N呈梯度渐进过渡的多层复合叠层。
本实施例与实施例3相比，不同之处在于，涂布模头表面纳米晶CrxN叠层的制备中，重复Cr层、CrN层和Cr2N层的沉积2次。
实施例5：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，涂布模头为SUS630不锈钢材料，在该材料表面自下而上依次沉积Cr层、CrN层和Cr2N层，然后按Cr层、CrN层和Cr2N层进行循环沉积，制得CrxN叠层。该涂层是成分由Cr经CrN逐渐向Cr2N呈梯度渐进过渡的多层复合叠层。
本实施例与实施例1相比，不同之处在于，涂布模头的清洗中，表面处理液中含有琥珀酸铵和磷酸钠，琥珀酸铵的浓度为30g/L，磷酸钠的浓度为50g/L。
实施例6：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，涂布模头为SUS630不锈钢材料，在该材料表面自下而上依次沉积Cr层、CrN层和Cr2N层，然后按Cr层、CrN层和Cr2N层进行循环沉积，制得CrxN叠层。该涂层是成分由Cr经CrN逐渐向Cr2N呈梯度渐进过渡的多层复合叠层。
本实施例与实施例5相比，不同之处在于，涂布模头表面纳米晶CrxN叠层的制备中，重复Cr层、CrN层和Cr2N层的沉积2次。
实施例7：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例1相比，不同之处在于，表面处理液中含有碳酸钠、磷酸钠和乙醇胺。乙醇胺的浓度为5g/L。
实施例8：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例2相比，不同之处在于，表面处理液中含有碳酸钠、磷酸钠和乙醇胺。乙醇胺的浓度为5g/L。
实施例9：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例3相比，不同之处在于，表面处理液中含有碳酸铵、磷酸钠和乙醇胺。乙醇胺的浓度为5g/L。
实施例10：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例4相比，不同之处在于，表面处理液中含有碳酸铵、磷酸钠和乙醇胺。乙醇胺的浓度为5g/L。
实施例11：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例5相比，不同之处在于，表面处理液中含有琥珀酸铵、磷酸钠和乙醇胺。乙醇胺的浓度为5g/L。
实施例12：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例6相比，不同之处在于，表面处理液中含有琥珀酸铵、磷酸钠和乙醇胺。乙醇胺的浓度为5g/L。
实施例13：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例1相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
实施例14：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例2相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
实施例15：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例3相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
实施例16：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例4相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
实施例17：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例5相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
实施例18：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例6相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
实施例19：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例7相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
实施例20：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例8相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
实施例21：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例9相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
实施例22：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例10相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
实施例23：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例11相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
实施例24：
一种喷射清洗后涂布模头表面CrxN叠层的制备，本实施例与实施例12相比，在沉积完Cr层后，将Cr层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行CrN层的沉积，然后CrN层浸入表面处理液中处理3min，风干后进行Cr2N层的沉积。即，本实施例中，在每层沉积后于表面处理液中处理后再进行下一层的沉积。
试验例：
1.CrN相XRD表征
本发明实施例1中制备得到的CrN相XRD表征如图2所示，表明按本发明相应沉积步骤中得到CrN相。
2.Cr2N相XRD表征
本发明实施例1中制备得到的Cr2N相XRD表征如图3所示，表明按本发明相应沉积步骤中得到Cr2N相。
3.CrxN叠层表面形貌表征
本发明实施例1中制备得到涂布模头表面纳米晶CrxN叠层的表面形貌表征如图4所示。
4.CrxN叠层截面形貌表征
本发明实施例1中制备得到涂布模头表面纳米晶CrxN叠层的截面形貌表征如图5所示。
5.硬度测试
本发明各实施例方法制备得到的涂布模头表面纳米晶CrxN叠层的硬度测试结果如图6所示，其中，S1为实施例1，S2为实施例2，S3为实施例3，S4为实施例4，S5为实施例5，S6为实施例6，S7为实施例7，S8为实施例8，S9为实施例9，S10为实施例10，S11为实施例11，S12为实施例12，S13为实施例13，S14为实施例14，S15为实施例15，S16为实施例16，S17为实施例17，S18为实施例18，S19为实施例19，S20为实施例20，S21为实施例21，S22为实施例22，S23为实施例23，S24为实施例24，本发明通过对涂布模头进行清洗和预处理，然后在涂布模头上沉积CrxN叠层，清洗过程中使用了喷砂和表面处理液，预处理中使用了阳极层离子源进行Ar离子刻蚀处理和渗氮处理，然后在涂布模头上先沉积Cr层，然后在Cr层上沉积CrN层，最后在CrN层上沉积Cr2N层，以Cr层、CrN层和Cr2N层构成一个循环单元，可以进行循环沉积，得到CrxN叠层，在上述处理中，本发明发现，不同的表面处理液处理后得到的CrxN叠层的硬度不同，在表面处理液只对涂布模头进行处理时，得到的CrxN叠层的硬度变化并不明显，而在CrxN叠层中的每一沉积层采用表面处理液进行处理后，得到的CrxN叠层的硬度进一步提高，本发明中使用的表面处理液中除了含有磷酸钠外，还含有碳酸钠、碳酸铵、琥珀酸铵和乙醇胺中至少1种，其中，磷酸钠和碳酸铵的体系优于磷酸钠和碳酸钠的体系，磷酸钠和琥珀酸铵的体系优于磷酸钠和碳酸钠的体系，同时磷酸钠和琥珀酸铵的体系优于磷酸钠和碳酸铵的体系；进一步地，在上述体系中还可以加入乙醇胺，提高CrxN叠层的硬度。
6.结合性能
本发明各实施例方法制备得到的涂布模头表面纳米晶CrxN叠层的结合性能测试结果如图7所示，其中，S1为实施例1，S2为实施例2，S3为实施例3，S4为实施例4，S5为实施例5，S6为实施例6，S7为实施例7，S8为实施例8，S9为实施例9，S10为实施例10，S11为实施例11，S12为实施例12，S13为实施例13，S14为实施例14，S15为实施例15，S16为实施例16，S17为实施例17，S18为实施例18，S19为实施例19，S20为实施例20，S21为实施例21，S22为实施例22，S23为实施例23，S24为实施例24，本发明通过对涂布模头进行清洗和预处理，然后在涂布模头上沉积CrxN叠层，清洗过程中使用了喷砂和表面处理液，预处理中使用了阳极层离子源进行Ar离子刻蚀处理和渗氮处理，然后在涂布模头上先沉积Cr层，然后在Cr层上沉积CrN层，最后在CrN层上沉积Cr2N层，以Cr层、CrN层和Cr2N层构成一个循环单元，可以进行循环沉积，得到CrxN叠层，在上述处理中，本发明发现，不同的表面处理液处理后得到的CrxN叠层的结合强度不同，本发明中使用的表面处理液中除了含有磷酸钠外，还含有碳酸钠、碳酸铵、琥珀酸铵和乙醇胺中至少1种，其中，磷酸钠和碳酸铵的体系优于磷酸钠和碳酸钠的体系，磷酸钠和琥珀酸铵的体系优于磷酸钠和碳酸钠的体系，同时磷酸钠和琥珀酸铵的体系优于磷酸钠和碳酸铵的体系；进一步地，在上述体系中还可以加入乙醇胺，提高CrxN叠层的结合强度；而在CrxN叠层中的每一沉积层采用表面处理液进行处理后，得到的CrxN叠层的结合强度进一步提高，表明采用上述表面处理液每一沉积层清洗后再沉积新的涂层，可以提高CrxN叠层的结合强度。
以上实施方式仅用于说明本发明，而并非对本发明的限制，本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型。因此，所有等同的技术方案也属于本发明的范畴，本发明的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种CrxN叠层，包括：基体材料，结合于基体材料上的CrxN叠层；所述CrxN叠层包括Cr层、CrN层和Cr2N层，所述Cr层、CrN层和Cr2N层构成循环单元，循环单元中，CrN层结合于Cr层上，Cr2N层结合于CrN层上。
2.根据权利要求1所述的一种CrxN叠层，其特征是：所述基体材料为涂布模头。
3.根据权利要求1所述的一种CrxN叠层，其特征是：所述循环单元至少包括1个，循环单元之间Cr层结合于Cr2N层上。
4.根据权利要求1所述的一种CrxN叠层，其特征是：所述循环单元至少包括2个，循环单元以交替堆叠的方式循环。
5.根据权利要求1所述的一种CrxN叠层，其特征是：所述基体材料经表面处理液处理，所述表面处理液中至少含有磷酸钠，表面处理液中还含有碳酸钠、碳酸铵、琥珀酸铵和乙醇胺中至少1种。
6.一种喷射清洗后的涂布模头表面CrxN叠层的制备方法，包括：对涂布模头进行喷射清洗和预处理，然后在预处理后的涂布模头上沉积CrxN叠层，所述CrxN叠层包括Cr层、CrN层和Cr2N层，所述Cr层、CrN层和Cr2N层构成循环单元，循环单元中，CrN层结合于Cr层上，Cr2N层结合于CrN层上；循环单元重复时，Cr层结合于Cr2N层上。
7.根据权利要求6所述的一种喷射清洗后的涂布模头表面CrxN叠层的制备方法，其特征是：所述喷射清洗包括喷砂处理和表面处理液处理，所述表面处理液中至少含有磷酸钠，表面处理液中还含有碳酸钠、碳酸铵、琥珀酸铵和乙醇胺中至少1种。
8.根据权利要求6所述的一种喷射清洗后的涂布模头表面CrxN叠层的制备方法，其特征是：所述循环单元至少包括2个。
9.根据权利要求6所述的一种喷射清洗后的涂布模头表面CrxN叠层的制备方法，其特征是：所述CrxN叠层中Cr层、CrN层和Cr2N层沉积前采用表面处理液处理，所述表面处理液中至少含有磷酸钠，表面处理液中还含有碳酸钠、碳酸铵、琥珀酸铵和乙醇胺中至少1种。
10.根据权利要求6所述的一种喷射清洗后的涂布模头表面CrxN叠层的制备方法，其特征是：所述预处理中采用阳极层离子源进行Ar离子刻蚀；和/或，所述CrxN叠层的沉积方法为高功率脉冲磁控溅射。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005121403A1 (de) * 2004-06-11 2005-12-22 Mahle Gmbh Gleitbauteil
JP2010242135A (ja) * 2009-04-02 2010-10-28 Dowa Thermotech Kk 硬質皮膜被覆部材およびその製造方法
US20120126488A1 (en) * 2009-07-01 2012-05-24 Mahle Metal Leve S/A Piston ring
CN103522627A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种阀门密封件表面的复合涂层及其制备方法
CN109504947A (zh) * 2018-12-28 2019-03-22 北京大学深圳研究生院 一种CrN涂层、制备方法及应用
CN109666904A (zh) * 2018-12-27 2019-04-23 安徽多晶涂层科技有限公司 一种低应力高耐磨抗冲蚀涂层、制备方法及应用
CN112779493A (zh) * 2020-08-21 2021-05-11 北京丹鹏表面技术研究中心 一种基于GIS和HIPIMS技术的用于凹版印刷板表面CrN涂层制备方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005121403A1 (de) * 2004-06-11 2005-12-22 Mahle Gmbh Gleitbauteil
JP2010242135A (ja) * 2009-04-02 2010-10-28 Dowa Thermotech Kk 硬質皮膜被覆部材およびその製造方法
US20120126488A1 (en) * 2009-07-01 2012-05-24 Mahle Metal Leve S/A Piston ring
CN103522627A (zh) * 2013-10-12 2014-01-22 中国科学院宁波材料技术与工程研究所 一种阀门密封件表面的复合涂层及其制备方法
CN109666904A (zh) * 2018-12-27 2019-04-23 安徽多晶涂层科技有限公司 一种低应力高耐磨抗冲蚀涂层、制备方法及应用
CN109504947A (zh) * 2018-12-28 2019-03-22 北京大学深圳研究生院 一种CrN涂层、制备方法及应用
CN112779493A (zh) * 2020-08-21 2021-05-11 北京丹鹏表面技术研究中心 一种基于GIS和HIPIMS技术的用于凹版印刷板表面CrN涂层制备方法

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