[发明专利]复合阻氢涂层加工方法及复合阻氢涂层

说明书

本发明揭示了复合阻氢涂层加工方法及复合阻氢涂层，其中加工方法得到的第三阻氢层不存在晶体材料的晶界缺陷，具有极佳的阻氢性能，其为表层能够极大地增加渗透表层的难度；第一、第二阻氢层采用闭合非平衡磁控溅射工艺加工，使得它们的晶粒尺寸更细小，涂层致密性高，能够使它们自身的阻氢性能极大改善；将三种阻氢层叠加在一起，使得氢原子渗透到不同层的渗透难度呈几何倍数的增加。采用相对较低的工艺温度，一来，使得第一、第二阻氢层的晶粒不会过渡增大从而获得晶粒小且密实的涂层，二来，可以保证第三阻氢层具有足够的硬度及避免温度过高容易使基材回火导致易变形进而使所述第一、第二、第三阻氢层受影响失效的问题。

技术领域

本发明涉及阻氢材料领域，尤其是复合阻氢涂层加工方法及复合阻氢涂层。

背景技术

氢能因为其安全、来源广泛、热值高、洁净等特点，目前在各行各业中被广泛使用。通常氢能以液态的形式存储在金属储氢容器中，当氢及同位素渗透到金属材料中，会导致金属材料性能劣化，出现结构氢损伤。所以在金属材料表面覆盖阻氢涂层对于解决氢渗透问题有重要意义。

例如申请公布号为CN113122842A的中国发明专利申请，其揭示了一种复合阻氢涂层及其制备方法，其包括交替设置的金属过渡层和相应金属的氧化物陶瓷涂层。

又如授权公告为CN104561891B的中国发明专利，其揭示了一种双成分梯度阻氢渗透涂层及其制备方法，其包括依次设置的Cr涂层、Cr-O成分梯度涂层、Cr-Al-O成分梯度涂层、Al-O成分梯度涂层和A306O3涂层。

虽然它们都采用多层复合结构来改善阻氢性能，但是每层涂层都是由晶粒构成，晶粒之间或多或少会存在一定的空隙，这就导致每层的阻氢性能受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的就是为了解决现有技术中存在的上述问题，提供一种复合阻氢涂层加工方法及复合阻氢涂层。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

复合阻氢涂层加工方法，包括如下步骤：

S1,对基材进行清洗；

S2,采用闭合非平衡磁控溅射工艺在清洗后的基材上沉积得到第一阻氢层；

S3,采用闭合非平衡磁控溅射工艺在所述第一阻氢层上沉积得到第二阻氢层；

S4，在所述第二阻氢层上沉积得到第三阻氢层，所述第三阻氢层为非晶态结构；

在沉积第一阻氢层、第二阻氢层及第三阻氢层时，控制沉积温度不超过200℃。

优选的，所述复合阻氢涂层加工方法中，所述第二阻氢层的厚度在2-20微米之间。

优选的，所述复合阻氢涂层加工方法中，所述第三阻氢层的厚度在1-10微米之间。

优选的，所述复合阻氢涂层加工方法中，所述第三阻氢层是类金刚石薄膜，其厚度在1-5微米之间。

优选的，所述复合阻氢涂层加工方法中，所述控制沉积温度不超过200℃是通过交替进行镀膜和冷却来实现。

优选的，所述复合阻氢涂层加工方法中，所述沉积温度控制在100-150℃之间。

优选的，所述复合阻氢涂层加工方法中，每次镀膜的时间为10-30分钟，每次冷却的时间为10-30分钟。

优选的，所述复合阻氢涂层加工方法中，所述冷却是通过向沉积炉内通入氩气循环冷却和水循环冷却实现。

优选的，所述复合阻氢涂层加工方法中，所述水循环冷却的冷却水温度控制在15℃-25℃之间。

复合阻氢涂层，采用如上任一所述的加工方法加工得到。

本发明技术方案的优点主要体现在：