[發(fā)明專利]一種高硬度高模量鉭鉿碳三元陶瓷碳化物涂層及其制備方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202011365829.3
• 申請日: 2020-11-29
• 公開（公告）號: CN112647043A
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張潔;王京陽;呂熙睿;陳麗娜
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院金屬研究所
• 主分類號: C23C14/06
• 分類號: C23C14/06;C23C14/35
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 張志偉

1.一種高硬度高模量鉭鉿碳三元陶瓷碳化物涂層，其特征在于，所述碳化物涂層結(jié)構(gòu)為完全混溶的單相面心立方結(jié)構(gòu)固溶體，其厚度范圍在0.1～10微米；Ta、Hf和C的原子百分比為：鉭15％～45％，鉿15％～45％，碳40％～50％；按化學(xué)計量比計算的三元碳化物中碳空位的濃度范圍原子百分比為0～10％；以納米壓痕測量為準(zhǔn)，該碳化物涂層的硬度大于25GPa，彈性模量大于400GPa。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度高模量鉭鉿碳三元陶瓷碳化物涂層，其特征在于，單相面心立方結(jié)構(gòu)固溶體為TaC和HfC的混合物。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度高模量鉭鉿碳三元陶瓷碳化物涂層，其特征在于，優(yōu)選的，Ta、Hf和C的原子百分比為：鉭22％～45％，鉿15％～31％，碳40％～50％；按化學(xué)計量比計算的三元碳化物中碳空位的濃度范圍原子百分比5％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高硬度高模量鉭鉿碳三元陶瓷碳化物涂層，其特征在于，碳化物涂層制備在硅片、氧化鋁、碳/碳復(fù)合材料、不銹鋼或高溫合金的基底表面。

5.一種權(quán)利要求1至4之一所述的高硬度高模量鉭鉿碳三元陶瓷碳化物涂層的制備方法，其特征在于，采用鉭、鉿、碳三種純元素靶材多靶共濺射：首先將所用基底在乙醇或丙酮中清洗吹干，置入真空腔體中的樣品臺上，背底真空度抽至5×10^-5帕以下；然后向真空室通入純度為99.999％的高純氬氣，使氣壓在0.2～1帕之間，將樣品加熱至400～800℃并保持20～40分鐘，使樣品表面溫度均勻；接著在磁控濺射靶材上分別施加200～1000伏特直流負(fù)偏壓使靶材起弧，濺射清洗5～20分鐘后開始沉積，沉積過程中，樣品臺電位接地或施加50～100伏特的直流負(fù)偏壓，樣品臺以0～20轉(zhuǎn)/分鐘速率旋轉(zhuǎn)，沉積時間為20分鐘～5小時。