[发明专利]一种钽基抗腐蚀防护复合涂层及其制备方法与应用

权利要求书

1.一种钽基抗腐蚀防护复合涂层的制备方法，其特征在于包括：

提供基体；

采用磁控溅射技术，将基体置于反应腔体内，以Ta金属靶、Al和/或Si靶作为靶材，对基体施加负偏压，对靶材施加靶功率，在沉积过程中通入工作气体，控制工作气体流量以及沉积时间在基体表面交替沉积Ta层和Ta(Al\Si)C层，从而在所述基体表面形成Ta层和Ta(Al\Si)C层交替叠加的钽基抗腐蚀防护复合涂层；

其中，沉积所述Ta层满足的条件：以保护性气体为工作气体，反应腔体内气压为5×10^-3~6×10^-3 Pa，Ta金属靶的靶功率为3~3.5 kW，靶电压为430~450 V，基体负偏压为-100~-120V，反应腔体的温度为400~450 ℃，沉积时间为10~20 min；

沉积所述Ta(Al\Si)C层满足的条件：以保护性气体和乙炔为工作气体，反应腔体内气压为5×10^-3~6×10^-3 Pa，Ta金属靶的靶功率为3~3.5 kW，Al和/或Si靶的靶功率为1~1.5kW，靶电压为430~450 V，基体负偏压为-100~-120 V，反应腔体的温度为400~450 ℃，乙炔气流量为10-50 sccm，沉积时间为20~30 min；

所述钽基抗腐蚀防护复合涂层主要由Ta层和Ta(Al\Si)C层交替叠加形成，所述Ta(Al\Si)C层是由Al和/或Si掺杂TaC形成的，所述Ta(Al\Si)C层具有面心立方晶体结构，所述Ta层具有体心立方结构。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述Ta层和Ta(Al\Si)C层的交替次数为5~8次；所述Ta(Al\Si)C层中的晶粒尺寸小于等于10 nm。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述Ta层的厚度为100~150 nm；所述Ta(Al\Si)C层的厚度为200~250 nm；所述钽基抗腐蚀防护复合涂层的厚度为1500~3200nm。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述钽基抗腐蚀防护复合涂层的厚度为1800~2100 nm。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所保护性气体为氩气。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在基体表面沉积所述钽基抗腐蚀防护复合涂层前，先对基体表面进行清理和刻蚀处理；所述对基体表面进行清理处理包括：以砂纸对所述基体表面进行打磨处理，使所述基体表面粗糙度为2.5~3.5 μm，之后进行超声清洗处理；所述刻蚀处理包括：将经表面清理处理后的基体置于温度为180~210 ℃的真空腔体内，通入惰性气体，对基体施加-500~-600 V的负偏压，从而对基体表面进行离子轰击刻蚀处理。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在基体表面沉积所述钽基抗腐蚀防护复合涂层前，先对所述靶材进行溅射清洗处理。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于所述基体的材质选自钛合金、316、304不锈钢中的任意一种或两种以上的组合。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于还包括：在所述复合涂层沉积完毕后，将所述反应腔体内的温度降至200 ℃以下，之后取出沉积有所述钽基抗腐蚀防护复合涂层的基体。

10.由权利要求1-9中任一项所述方法制备的钽基抗腐蚀防护复合涂层。

11.权利要求10所述的钽基抗腐蚀防护复合涂层于基体表面抗腐蚀防护领域中的用途。