[發明專利]一種Ta/Mo雙層膜及其制備方法

在審

• 申請號: 201910301113.8
• 申請日: 2019-04-15
• 公開（公告）號: CN110172676A
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發明（設計）人: 章嵩;郭力銅;涂溶;王傳彬;沈強;張聯盟
• 申請（專利權）人: 武漢理工大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/16
• 代理公司: 湖北武漢永嘉專利代理有限公司 42102
• 代理人: 崔友明;李欣榮

本發明公開了一種Ta/Mo雙層膜的制備方法，包括如下步驟：1)采用磁控濺射技術，分別安裝Ta對靶和Mo對靶；2)抽真空并并對基體進行加熱；3)預熱3)通入保護氣體，并調節沉積氣壓；4)依次打開Ta靶和Mo靶電源，并調節濺射功率，依次在基底表面沉積Ta膜和Mo膜；5)關閉電源自然冷卻至室溫，得Ta/Mo雙層膜。本發明涉及的制備工藝簡單、操作方便，制備的涂層環境友好、硬度高，具有很好的應用前景。

技術領域

本發明屬于表面處理技術領域，具體涉及一種Ta/Mo雙層膜及其制備方法。

背景技術

隨著現代戰爭對火炮的威力和射程等技術指標要求的不斷提高，越來越多的火藥被裝填進炮膛，使得身管燒蝕磨損問題愈發嚴重，已成為制約火炮向高性能方面發展的關鍵因素。火炮射擊時，火藥氣體的最高溫度可達3500℃左右，炮膛內層表面溫度可達800℃以上，有時甚至會超過1000℃，從而使基體金屬發生相變；當火炮連續射擊時，膛壁溫度可超過炮鋼材料的熔點1400℃；急劇的熱-冷循環，還會使炮膛內層產生熱應力。在材料或工件表面制備高性能涂層，已成為提高材料機械性能、延長工件使用壽命的重要手段或方法。同樣，在火炮身管炮膛制備耐燒蝕保護層，是提高身管抗燒蝕能力的最新身管延壽方法之一。

傳統炮膛保護涂層使用金屬Cr，但是電鍍Cr會產生極高致癌性的六價鉻，不滿足現今國家對節能環保與可持續發展的要求；同時在彈丸發射期間,火藥和高壓燃氣的沖刷和彈丸的撞擊更是要求涂層有高的硬度。因此，進一步發展綠色、高性能的涂層工藝技術已成為當前技術發展趨勢。

發明內容

本發明的目的在于提出一種新型Ta/Mo雙層膜及其制備方法，采用雙靶非平衡磁控濺射技術沉積Ta/Mo雙層膜，所得涂層硬度高，與基體貼合緊密，且環境友好，適合推廣應用。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案為：

一種Ta/Mo雙層膜的制備方法，包括如下步驟：

1)將兩塊相同規格的Ta靶對稱設置在磁控濺射設備中的一對濺射靶座上，調節靶面間距1；將兩塊相同規格的Mo靶對稱設置在磁控濺射設備中的另一對濺射靶座上，調節靶面間距2；

2)將預處理的基體放在磁控濺射設備的基片臺上，設定加熱溫度；抽真空并打開加熱器將基體預熱到設定的加熱溫度；

3)向磁控濺射設備中通入保護氣體，調節氣體流量和磁控濺射設備沉積腔中的氣壓；

4)設定濺射功率P₁，打開Ta靶電源，調節基片臺方位使基體沉浸在Ta靶產生的等離子體中，開始沉積Ta膜，沉積結束關閉Ta靶電源；

5)設定濺射功率P₂，打開Mo靶電源，調節基片臺方位使經步驟4)沉積處理的基體沉浸在Mo靶產生的等離子體中，開始沉積Mo膜，沉積結束關閉Mo靶電源；

6)停止通入保護氣體，關閉磁控電源和反應器內的加熱系統，并自然冷卻至室溫，即得在基體表面沉積得到Ta/Mo雙層膜。

上述方案中，步驟1)中所述磁控對靶(Ta靶或Mo靶)分別設置在兩個調節磁控對靶相對距離的支架上。

上述方案中，步驟1)中所述靶面間距1和靶面間距2的調節范圍分別為5-20cm。

上述方案中，步驟2)中所述加熱溫度為20～300℃。

上述方案中，所述保護氣體可選用氬氣、氪氣、氙氣等。

上述方案中，步驟3)中所述氣體流量為10-30SCCM，沉積腔中的氣壓為0.1-10Pa。

上述方案中，所述濺射功率P₁和濺射功率P₂的調節范圍分別為10-250W，沉積時間分別為為0.5-12h。