[發(fā)明專利]一種對金屬鈰表面進行改性的方法

有效

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• 申請日: 2017-01-22
• 公開（公告）號: CN106835015B
• 公開（公告）日: 2019-07-12
• 發(fā)明（設計）人: 張政軍;梁威;劉柯釗;胡殷;陳志磊;陳麗敏
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C8/36;C23C14/46;C23C28/04
• 代理公司: 北京鴻元知識產(chǎn)權代理有限公司 11327
• 代理人: 邸更巖

一種對金屬鈰表面進行改性的方法，屬于稀土金屬腐蝕防護技術領域。該方法利用雙離子束濺射沉積系統(tǒng)，在打磨拋光的金屬鈰表面首先進行氬離子濺射清洗，然后進行氮化反應濺射處理生成氮化鈰鍍層，最后再用陶瓷靶材如氮化鈦進行直接濺射，生成氮化鈦陶瓷鍍層，最終在鈰表面形成氮化鈰和氮化鈦復合的雙層鍍層。通過對金屬鈰進行氮化處理和沉積氮化鈦鍍層，金屬鈰抗老化腐蝕性能明顯增強，通過電化學極化曲線測試表明，處理前后金屬鈰腐蝕電流密度可降低約5倍，同時氮化鈰和氮化鈦鍍層均為金黃色鍍層，從而增加了金屬鈰的表面美觀效果。

技術領域

本發(fā)明涉及一種對金屬鈰表面進行改性的方法，尤其涉及一種金屬鈰表面氮化和鍍膜處理提高其抗老化腐蝕性能的方法，屬于稀土金屬腐蝕防護技術領域。

背景技術

金屬鈰作為一種重要的稀土元素，常用作還原劑、催化劑以及合金添加劑，在現(xiàn)代工業(yè)中具有重要而廣泛的用途。

但是由于金屬鈰化學性質(zhì)非常活潑，在室溫下很容易氧化腐蝕，在大氣條件下很快會失去光澤而老化，從而影響其金屬特性和表面外觀質(zhì)量。目前主要采取對金屬鈰進行密閉并在陰涼或煤油介質(zhì)中貯存的方式以被動減緩金屬鈰的氧化腐蝕，但是這些方法對氣密性要求高，容易對金屬鈰造成污染，而且貯存效果并不理想，金屬鈰仍然會發(fā)生較嚴重的氧化腐蝕。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種對金屬鈰表面進行改性的方法，通過在金屬鈰表面進行氮化和鍍膜處理，使其有效提高金屬鈰的抗老化腐蝕性能，且增加金屬鈰表面美觀效果，從而進一步擴大其應用范圍。

為了達到上述目的，本發(fā)明采用的技術方案是：

一種對金屬鈰表面進行改性的方法，其特征在于該方法按如下步驟進行:

1)采用雙離子束濺射沉積系統(tǒng)，利用輔源對拋光的金屬鈰表面進行氬離子濺射清洗，系統(tǒng)工作壓強為0.8×10^-2Pa～1.0×10^-2Pa；

2)同時開啟主源和輔源，主源采用氬離子，氬氣流量為6sccm～8sccm，輔源采用氮離子，氮氣流量為4sccm～5sccm，對清洗后的金屬鈰進行反應濺射氮化處理，形成一層氮化鈰鍍層，系統(tǒng)工作壓強為1.0×10^-2Pa～2.3×10^-2Pa；

3)在雙離子束系統(tǒng)不打開真空腔室的條件下，自動旋轉靶臺至氮化鈦陶瓷靶，系統(tǒng)工作壓強控制在1.0×10^-2Pa～2.3×10^-2Pa，進行氮化鈦鍍層濺射沉積，使氮化鈰鍍層上面再形成一層氮化鈦鍍層，最終在金屬鈰表面形成一層氮化鈰和氮化鈦復合的雙層鍍層。

上述技術方案中，進行氬離子濺射清洗時，氬離子能量為500eV～700eV，氬離子束流為30mA～70mA。

優(yōu)選地，在反應濺射氮化處理時，主源氬離子能量為2000eV～2700eV、束流為60mA～90mA，輔源氮離子能量為400eV～500eV、束流為25mA～45mA。

優(yōu)選地，生成的氮化鈰鍍層厚度為0.8μm～1μm范圍，氮化鈦鍍層厚度為200nm-500nm。

本發(fā)明具有以下優(yōu)點及突出性的技術效果：通過對金屬鈰進行氮化處理和沉積氮化鈦鍍層，金屬鈰抗老化腐蝕性能明顯增強，通過電化學極化曲線測試表明，處理前后金屬鈰腐蝕電流密度可降低約5倍，同時氮化鈰和氮化鈦鍍層均為金黃色鍍層，從而增加了金屬鈰的表面美觀效果。

附圖說明

圖1為雙離子束反應濺射氮化鈰和濺射沉積氮化鈦系統(tǒng)示意圖。

圖1中：1-主源；2-輔源；3-樣品；4-靶臺

圖2為本發(fā)明反應濺射生成的氮化鈰鍍層XRD譜圖。