[发明专利]一种高温抗氧化钽铪碳三元陶瓷碳化物涂层及其制备方法

权利要求书

1.一种高温抗氧化钽铪碳三元陶瓷碳化物涂层，其特征在于，碳化物涂层结构为完全混溶的单相面心立方结构固溶体，单相面心立方结构固溶体为TaC和HfC的混合物，其厚度范围在0.1～10微米；以热重及差热分析为准，该碳化物涂层的氧化起始温度在500℃以上；在1200℃恒温氧化后，氧化产物组成随着涂层中铪元素含量增加，氧化产物从氧化钽为主相，逐渐转变成以氧化铪为主相，生成的氧化物中Ta和Hf元素分布均匀，氧化钽与氧化铪的熔点高，由二者组成的氧化产物高温相稳定优异。

2.根据权利要求1所述的高温抗氧化钽铪碳三元陶瓷碳化物涂层，其特征在于，Ta、Hf和C的原子百分比为：钽15％～30％，铪30％～45％，碳40％～50％；按化学计量比计算的TaC和HfC两种二元碳化物中碳空位的浓度范围原子百分比为0～10％。

3.根据权利要求2所述的高温抗氧化钽铪碳三元陶瓷碳化物涂层，其特征在于，优选的，Ta、Hf和C的原子百分比为钽15％～25％，铪：30％～45％，碳：40％～50％；按化学计量比计算的三元碳化物中碳空位的浓度范围原子百分比5％。

4.根据权利要求1所述的高温抗氧化钽铪碳三元陶瓷碳化物涂层，其特征在于，碳化物涂层制备在硅片、氧化铝、碳/碳复合材料、不锈钢或高温合金的基底表面。

5.根据权利要求1所述的高温抗氧化钽铪碳三元陶瓷碳化物涂层，其特征在于，优选的，碳化物涂层厚度范围在2～10微米。

6.一种权利要求1至5之一所述的高温抗氧化钽铪碳三元陶瓷碳化物涂层的制备方法，其特征在于，采用钽、铪、碳三种纯元素靶材多靶共溅射：首先将所用基底在乙醇或丙酮中清洗吹干，置入真空腔体中的样品台上，背底真空度抽至5×10^-5帕以下；然后向真空室通入纯度为99.999％的高纯氩气，使气压在0.2～1帕之间，将样品加热至400～800℃并保持20～40分钟，使样品表面温度均匀；接着在磁控溅射靶材上分别施加200～1000伏特直流负偏压使靶材起弧，溅射清洗5～20分钟后开始沉积，沉积过程中，样品台电位接地或施加50～100伏特的直流负偏压，样品台以0～20转/分钟速率旋转，沉积时间为20分钟～5小时。