本發(fā)明涉及合金涂層，特別涉及cr-zr-n合金材料及合金涂層、合金膜制品、在高亮度表面涂層方面的應用和制備方法。

背景技術：

1、隨著科技的發(fā)展和生活質量的提高，對于汽車領域、可穿戴產品領域、3c產品領域、運動產品領域等多種領域中的產品，人們不僅僅關注其實用性能，還對產品外觀美形程度逐漸提出更高要求，比如對產品表面高亮度的關注度大大增加。其中，這些產品中代表性的“3c產品”是計算機類、通信類和消費類電子產品三者的統(tǒng)稱，亦稱為“信息家電”，例如電腦、平板電腦、手機或數(shù)字音頻播放器等。由于3c產品的體積一般都不大，所以往往統(tǒng)稱為“3c小家電”。

2、傳統(tǒng)產品改善表面亮度的方法之一是采用具有高含量cr的合金涂層，然而，這類涂層通常存在耐腐蝕性能較弱，易于在使用過程中產生腐蝕的問題。

3、因此，有必要開發(fā)新的合金涂層材料，以便制備亮度高且耐腐蝕性好的合金涂層。

技術實現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明的目的包括提供一種cr-zr-n合金材料，該cr-zr-n合金材料能夠形成同時具有高亮度和高耐腐蝕性的cr-zr-n合金涂層，當該cr-zr-n合金涂層位于合金膜制品表面時，可同時賦予合金膜制品高亮度和高耐腐蝕性；此外，還提供前述cr-zr-n合金材料或cr-zr-n合金涂層在高亮度表面涂層方面的應用以及前述cr-zr-n合金涂層的制備方法。

2、在本發(fā)明的第一方面，提供一種cr-zr-n合金材料，所述cr-zr-n合金材料的化學式為(crxzrynz)ma，m為摻雜元素，其中，x、y、z和a各自獨立地為原子比，47.1≤x≤81.6，12.1≤y≤33.2，4.7≤z≤35.9，且0≤a/(x+y+z+a)≤0.05。

3、在一些實施方式中，x、y和z三者之和為100。

4、在一些實施方式中，y大于z。

5、在一些實施方式中，63.19-0.925y≤x≤95.79-y且31.4+0.9y≤x≤18.5y-171.85。

6、在一些實施方式中，所述摻雜元素為非金屬元素、金屬元素或者其組合；

7、所述非金屬元素包括o、c、b、si和ar中的一種或多種；

8、所述金屬元素包括ti、v、nb、mo、hf、ta、w、ni、mo、fe、ag、au、cu和al中的一種或多種。

9、在一些實施方式中，0≤a/(x+y+z+a)≤0.02。

10、在本發(fā)明的第二方面，提供一種cr-zr-n合金涂層，所述cr-zr-n合金涂層包括本發(fā)明第一方面所述cr-zr-n合金材料形成的膜層。

11、在一些實施方式中，所述cr-zr-n合金涂層滿足如下兩個特征：

12、所述cr-zr-n合金材料或所述cr-zr-n合金涂層的x射線衍射圖在30°～50°的衍射角2θ(°)范圍內具有峰，且30°～50°范圍內至少一個2θ(°)衍射峰的半高寬滿足≥2°；

13、所述cr-zr-n合金材料或所述cr-zr-n合金涂層的選區(qū)電子衍射花樣圖對應的徑向強度剖面圖中，以特征原子間距為橫坐標，以衍射強度為縱坐標，在范圍內具有衍射峰，且范圍內至少一個衍射峰的半高寬滿足

14、在一些實施方式中，所述cr-zr-n合金涂層滿足如下特征中的一項或多項：

15、所述cr-zr-n合金涂層的x射線衍射圖通過cu靶kα射線獲得；

16、所述cr-zr-n合金涂層的選區(qū)電子衍射花樣圖使用tem表征技術，采用電子加速電壓為200kv、選區(qū)光闌直徑為900nm的模式獲得。

17、在一些實施方式中，所述cr-zr-n合金涂層的厚度為dmin～6μm，其中，dmin選自10nm～50nm；

18、可選地，dmin為10nm、20nm、25nm、30nm、40nm或50nm；

19、可選地，所述cr-zr-n合金涂層的厚度為1μm～2.5μm。

20、在本發(fā)明的第三方面，提供一種合金膜制品，其包括基體以及本發(fā)明第二方面所述的cr-zr-n合金涂層；其中，所述cr-zr-n合金涂層位于所述基體的至少一側。

21、在一些實施方式中，所述基體的表面材質為合金、單質型金屬和無機非金屬材料中的一種；

22、所述合金的材質類型包括鎳基、鐵基、鎢基、鈦基、硅基、鋁基、銅基、鈷基、鋯基和鋅基中的一種或多種；

23、所述單質型金屬為鋅、金、鉑、鋯、鉿、鈮、鉭、鎳、銅、鋁、鐵、銀和鉻中的任一種；

24、所述無機非金屬材料包括陶瓷和玻璃中的一種或多種。

25、在一些實施方式中，所述基體的表面材質為輕合金中的一種或不銹鋼合金中的一種；其中，所述輕合金包括鈦合金、鋁合金和鎂合金中的一種或多種。

26、在一些實施方式中，所述合金膜制品滿足如下特征中的一個或多個：

27、所述cr-zr-n合金涂層與所述基體之間直接接觸或者設有過渡層；

28、所述cr-zr-n合金涂層位于所述合金膜制品的表面或者所述cr-zr-n合金涂層遠離所述基體的一側還設有表面層，所述表面層為單層結構或多層結構。

29、在一些實施方式中，所述合金膜制品為3c數(shù)碼產品、汽車領域產品、航空航天領域產品、可穿戴產品和運動產品中的一種。

30、在本發(fā)明的第四方面，提供本發(fā)明第一方面所述cr-zr-n合金材料在制備高亮度表面涂層中的應用或本發(fā)明第二方面所述cr-zr-n合金涂層作為高亮度表面涂層的應用，其中，以lab法測試，所述高亮度表面涂層的亮度值l≥70；其中，所述的高亮度表面涂層同時為耐腐蝕防護涂層。

31、在本發(fā)明的第五方面，提供一種合金涂層的制備方法，其包括如下步驟：采用氣相沉積技術將所述cr-zr-n合金涂層的組成元素按照預設原子比沉積于基體的至少一部分表面，形成本發(fā)明第二方面所述cr-zr-n合金涂層。

32、在一些實施方式中，所述cr-zr-n合金涂層的制備方法包括如下步驟：在通入包含氬氣和含氮氣體的混合氣體的條件下，使用包括鉻和鋯的一種或多種靶材，在所述基體的至少一部分表面上濺射沉積所述cr-zr-n合金涂層的組成元素，形成所述cr-zr-n合金涂層。

33、在一些實施方式中，所述的制備方法滿足如下特征中的一個或多個：

34、濺射沉積的溫度為30℃～330℃；

35、所述包含氬氣和含氮氣體的混合氣體的總氣壓為0.3pa～1.2pa；

36、所述靶材包括鉻靶和鋯靶，所述鉻靶的功率密度為3.5w/cm2～6.7w/cm2，且所述鋯靶的功率密度為0.5w/cm2～3.0w/cm2；

37、所述靶材包括合金靶，所述合金靶包括所述cr-zr-n合金涂層中的至少兩種金屬元素；可選地，所述靶材包括鉻鋯基合金靶，所述鉻鋯基合金靶的功率密度為4w/cm2～6w/cm2；

38、所述基體的偏壓為-150v至-20v；

39、濺射沉積的時間為10min～150min；

40、所述含氮氣體為氮氣，所述氮氣的氣體流量為5sccm～52sccm；

41、所述含氮氣體為氮氣，所述混合氣體中氬氣和氮氣的氣量比為(2-6):1；

42、本發(fā)明提供的cr-zr-n合金材料，主要包含cr、zr和n三種元素，且這三種元素具有特定的相對原子比(crxzrynz)，47.1≤x≤81.6，12.1≤y≤33.2且4.7≤z≤35.9，使得該cr-zr-n合金材料具有使原子形成高度無序分布及充分密堆排列的能力，可以形成結構致密的cr-zr-n合金涂層。當本發(fā)明cr-zr-n合金涂層位于制品表面時，不僅可以賦予制品高亮度的美觀表面，還可以提供優(yōu)異的耐腐蝕性。包含本發(fā)明cr-zr-n合金材料的cr-zr-n合金涂層在鹽霧耐腐蝕測試中的防護時長遠大于傳統(tǒng)的cr-zr-n合金涂層。

43、此外，本發(fā)明提供的cr-zr-n合金涂層在提供優(yōu)異的耐腐蝕性的同時，還可兼具高硬度特性，從而更好地減少劃痕產生或減弱劃痕損傷。進一步地，本發(fā)明提供的cr-zr-n合金涂層可以在較低厚度的情況下，兼具高耐腐蝕和高硬度特性，可以節(jié)約原料，簡化工藝，縮短生產周期，顯著降低成本。

44、本發(fā)明提供的cr-zr-n合金涂層可以用作合金膜制品的表面層，兼具美觀裝飾和前述防護作用。本發(fā)明提供的cr-zr-n合金涂層還可以位于基體和其他結構的表面層之間，起到優(yōu)異的防護作用，可以較佳地耐腐蝕并抵抗劃痕。

45、本發(fā)明提供的cr-zr-n合金涂層可應用于多種多樣的基體，基體的材質包括但不限于合金、單質型金屬、無機非金屬材料等多種基材。

46、當本發(fā)明提供的cr-zr-n合金涂層出現(xiàn)于合金膜制品的防護涂層中時，該cr-zr-n合金涂層的位置可以靈活設置，例如，該cr-zr-n合金涂層可以用于表面防護，此時該cr-zr-n合金涂層位于合金膜制品的表面，可以為合金膜制品提供高亮度的表面；該cr-zr-n合金涂層還可以用作中間防護層，此時，在cr-zr-n合金涂層的外側還設有其他的結構層，也即該cr-zr-n合金涂層不作為表面層。不同位置的本發(fā)明cr-zr-n合金涂層均可實現(xiàn)較好地抵抗劃痕并較好地耐腐蝕的效果。

47、本發(fā)明提供的cr-zr-n合金涂層的制備方法，方法簡單，容易操作，綠色環(huán)保，還具有可量化、效率高、重復性好的優(yōu)點，適于工業(yè)化應用。