[發明專利]一種氮化鉭被覆鋼材料的制備方法

在審

• 申請號: 202110364999.8
• 申請日: 2021-04-02
• 公開（公告）號: CN113201773A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 蔡志隆;劉崇志
• 申請（專利權）人: 泰杋科技股份有限公司;北京利寶生科技有限公司
• 主分類號: C25D9/02
• 分類號: C25D9/02;C25D5/50;C25D5/36;C25D21/18;C25D3/54
• 代理公司: 廈門市新華專利商標代理有限公司 35203
• 代理人: 羅恒蘭

本發明涉及一種氮化鉭被覆鋼材料的制備方法，其包括：將鋼材料浸泡在導電液中，鉭電極插入導電液中且鉭電極接直流電源正極，鋼材料表面接直流電源負極，進而在鋼材料表面被覆一層前驅體，所述前驅體為包含鉭鹽和鉭的混合物；蒸餾導電液；第一階段熱處理，將鋼材料置于充滿氨氣的封閉空間內或者通過氨氣沖刷鋼材料表面；第二階段熱處理，將鋼材料置于充滿氮氣和/或一氧化氮的封閉空間內，或者以氮氣和/或一氧化氮沖刷鋼材料表面。通過本發明制備方法所得到的鋼材料，其表面被覆的氮化鉭薄膜更完整、均勻且質量優異。

技術領域

本發明涉及氮化鉭膜覆膜材料制備技術領域，尤其涉及一種氮化鉭被覆鋼材料的制備方法。

背景技術

氮化鉭薄膜具有硬度高、化學穩定性好、耐腐蝕性強以及優異的耐熱和沖擊性能。因為氮化鉭薄膜擁有優良的物理與化學特性，因此大量被應用在半導體濺射沉積工藝、離子注入工藝，干式蝕刻工藝上，作為設備腔體內部和暴露在反應區內的零部件的屏蔽防護膜使用。

在氮化鉭膜的制備方面，主要采用磁控濺射法、物理沉積、化學沉積和近期研究提出的渾光放電法。在大型設備工件上鍍氮化鉭膜時，上述的工藝存在一定的缺陷。當設備工件尺寸越大時，對鍍膜設備尺寸要求就越高，成本相對的增加。同時設備工件越復雜，鍍膜難度越高，如一些有鉆孔位置、側面沒辦法一次性完成。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種氮化鉭被覆鋼材料的制備方法，其制備步驟少易于操作，同時氮化鉭在鋼材料的被覆性好，得到的氮化鉭膜質量好。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

一種氮化鉭被覆鋼材料的制備方法，其包括以下步驟：

S1：將鋼材料浸泡在導電液中，鉭電極插入導電液中且鉭電極接直流電源正極，鋼材料表面接直流電源負極，進而在鋼材料表面被覆一層前驅體，所述前驅體為包含鉭鹽和鉭的混合物；

S2：蒸餾導電液，使得被覆在鋼材料表面的前驅體固液分離；

S3：進行第一階段熱處理，將鋼材料置于充滿氨氣的封閉空間內或者通過氨氣沖刷鋼材料表面；

S4：進行第二階段熱處理，將鋼材料置于充滿氮氣和/或一氧化氮的封閉空間內，或者以氮氣和/或一氧化氮沖刷鋼材料表面。

優選地，還包括在步驟S1之前執行的步驟S01，其為對鋼材料表面噴砂粗糙化處理。

優選地，還包括在步驟S1之前且步驟S01之后執行的步驟S02，其為對鋼材料表面進行超聲波酸洗，然后進行去離子清洗。

優選地，步驟S02中采用HCl溶液對鋼材料表面進行酸洗。

優選地，還包括在步驟S1之前且步驟S02之后執行的步驟S03，其為以氮/氫混合氣體沖刷鋼材料表面，以還原鋼材料表面的氧化層。

優選地，步驟S2還包括對蒸餾出的導電液進行回收處理。

優選地，步驟S3和步驟S4可互換順序或同步進行。

優選地，步驟S1的反應式為：

步驟S3的反應式為：

mTa(NH₁₀C₄)₅+nNH₃→TaN+烷氣

步驟S4的反應式為：

Ta+N₂/NO→TaN+N₂/NO₂。