【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及在基材表面制備涂層，具體涉及一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法。
技術介紹
1、托克馬克是一種磁約束核聚變實驗裝置，旨在模擬太陽和其他恒星內部發生的核聚變過程。在這種裝置中，高溫等離子體會產生高能粒子，這些粒子對材料具有強烈的輻照作用。鎢的熔點非常高(約3422℃)，能夠在高溫下保持結構穩定，這對于托克馬克裝置中需要承受高溫和輻射的部分至關重要。
2、傳統的耐高溫涂層制備方法往往存在涂層與基材結合不牢固、涂層厚度不均勻、耐高溫性能不足等問題。316不銹鋼因其良好的耐腐蝕性和機械性能而被廣泛應用于工業領域，但其高溫下的抗氧化能力有限。
3、直接在316不銹鋼基材上制備鎢涂層，由于兩者之間熱膨脹系數的差異和化學性質的不匹配，鎢薄膜與基材之間的附著力不足，容易脫落。其次，由于鎢的熔點高，制備過程中容易產生裂紋、孔洞等缺陷，影響薄膜的質量和性能。
技術實現思路
1、基于目前缺乏鎢薄膜與基材之間的附著力不足，容易脫落，制備過程中容易產生裂紋、孔洞的問題，本專利技術的目的在于提供一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，使用磁控濺射方法，引入中間層金屬薄膜，改善鎢涂層的粘附性，實現在不銹鋼基材表面制備高純度、強附著力的鎢涂層，并且通過對磁控濺射工藝參數的調整，實現耐高溫鎢涂層厚度的控制，進而提升316基材的耐高溫性能。
2、本專利技術通過下述技術方案實現：
3、本申請提供一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方
4、步驟一、將基材正對鈦靶材，啟動偏壓電源和hall離子源，對基材表面進行等離子清洗；
5、步驟二、等離子體清洗完成后，關閉hall電源，啟動鈦靶材的直流磁控電源，進行鈦涂層沉積；
6、步驟三、鈦涂層沉積完成后，關閉鈦靶直流磁控電源，將基材正對鎢靶材，啟動鎢靶材電源，進行鎢涂層沉積。
7、本專利技術采用磁控濺射的物理沉積手段，通過引入中間層金屬薄膜，削弱涂層之間的熱膨脹系數的差異，改善鎢涂層的粘附性，實現基材表面鎢涂層的強結合和均勻性。
8、進一步的，步驟一中進行等離子清洗時，艙室本底真空度為4×10-3pa～6×10-3pa，艙室反應真空度為0.5pa～2pa。
9、進一步的，步驟一中的偏壓功率為150w～300w，hall源功率為500w～1000w。
10、進一步的，步驟二中沉積鈦涂層時，艙室反應真空度為0.5pa～2pa。
11、進一步的，步驟二中直流磁控功率為2kw～4kw，沉積時間為10min～60min。
12、進一步的，步驟三中沉積鎢涂層時，艙室反應真空度為0.5pa～2pa。
13、進一步的，步驟三中沉積鎢涂層時，直流磁控功率為2kw～4kw，沉積時間為30min～120min。
14、本專利技術通過控制磁控濺射過程中的工藝參數實現鎢涂層的可控制備，進而實現基材的耐高溫性能，相較于其他方法制備的薄膜材料，直流磁控濺射引入過渡層制備的鎢薄膜性能具有顯著優勢。
15、其中，在整個鍍膜環節中，在工件上加載負偏壓，可以控制到達襯底的離子能量和數量，提高濺射效率和薄膜的質量。其次，hall等離子體清洗與鈦涂層沉積為鎢涂層沉積之前的關鍵步驟，hall等離子體清洗去除基材表面灰塵等污染物，激活基材表面的分子，使其化學鍵斷裂，從而提高表面的活性，為后續的涂層附著提供更好的基礎，進而有助于提升結合力，鈦作為一種高活性金屬材料，在涂層中作為中間層將有效提升涂層結合強度。
16、進一步的，所述不銹鋼基材包括316不銹鋼基材。
17、進一步的，在對基材鍍膜之前對基材進行清洗，包括以下步驟：
18、將基材放置在丙酮溶液中進行超聲清洗；
19、將基材從丙酮溶液中取出，使用無水乙醇對基材進行超聲清洗，去除殘留的丙酮；
20、使用去離子水對基材進行超聲清洗，以脫去無水乙醇；
21、超聲清洗完成后，取出基材，并用氮氣干燥基材。
22、進一步的，在對基材進行清洗之前對基材進行拋光處理，去除基材表面的氧化層、劃痕、毛刺。初期采用干法機械拋光方法，使用800目砂紙，對基材表面進行初步打磨，以去除表面微小的劃痕和氧化層。隨后，轉入精細拋光階段，利用氧化鋁作為拋光劑，通過濕法機械拋光，進一步細化表面粗糙度，達到鏡面效果。
23、本專利技術與現有技術相比，具有如下的優點和有益效果：
24、(1)本專利技術在物理氣相沉積的過程中加載了負偏壓在基材上，可以增加從靶材表面濺射出來的離子在到達襯底時的能量，這種增加的能量有助于提高濺射效率，使離子更容易克服襯底表面的勢壘，從而在襯底上形成薄膜。
25、(2)本專利技術通過在不銹鋼基材上沉積鈦中間層的方式，有效提升了涂層與基底的結合力，以滿足工業化應用的需求。
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1.一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，采用直流磁控濺射方式鍍膜，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，步驟一中進行等離子清洗時，艙室本底真空度為4×10-3Pa～6×10-3Pa，艙室反應真空度為0.5Pa～2Pa。
3.根據權利要求1所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，步驟一中的偏壓功率為150W～300W，HALL源功率為500W～1000W。
4.根據權利要求1所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，步驟二中沉積鈦涂層時，艙室反應真空度為0.5Pa～2Pa。
5.根據權利要求1所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，步驟二中直流磁控功率為2kW～4kW，沉積時間為10min～60min。
6.根據權利要求1所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，步驟三中沉積鎢涂層時，艙室反應真空度為0.5Pa～2Pa。
7.根
8.根據權利要求1所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，所述不銹鋼基材包括316不銹鋼基材。
9.根據權利要求1所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，在對基材鍍膜之前對基材進行清洗，包括以下步驟：
10.根據權利要求9所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，在對基材進行清洗之前對基材進行拋光處理，去除基材表面的氧化層、劃痕、毛刺。
...【技術特征摘要】
1.一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，采用直流磁控濺射方式鍍膜，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，步驟一中進行等離子清洗時，艙室本底真空度為4×10-3pa～6×10-3pa，艙室反應真空度為0.5pa～2pa。
3.根據權利要求1所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，步驟一中的偏壓功率為150w～300w，hall源功率為500w～1000w。
4.根據權利要求1所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，步驟二中沉積鈦涂層時，艙室反應真空度為0.5pa～2pa。
5.根據權利要求1所述的一種在不銹鋼基材表面制備耐高溫鎢涂層的制備方法，其特征在于，步驟二中直流磁控功率為2kw～4kw，沉積時間為10min～...
【專利技術屬性】
技術研發人員：宦歡，金凡亞，張珂嘉，唐國慶，黃熠，
申請(專利權)人：核工業西南物理研究院，
類型：發明
國別省市：
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