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专利号: 2019109121057
申请人: 西安理工大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-06-16
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种钽/钢双金属复合材料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:步骤1:准备钢基体(1)和钽靶材,钢基体(1)的含碳量为0.5~1.0wt%,钽靶材的含钽量Ta≥99.99wt%;

步骤2:对钢基体表面进行打磨抛光处理,然后清洗吹干;

步骤3:采用真空磁控溅射设备将钽靶材溅射在钢基体(1)表面,制成钽钢复合材料;

步骤4:将钽钢复合材料置于“电场+温度场”中进行复合退火处理,即制得钽/钢双金属复合材料;

步骤4的具体过程为:

步骤4.1:将钽钢复合材料固定在复合退火处理炉中的上下两个紫铜电极(4)之间,对两个紫铜电极施加外加电源(5),钢基体(1)靠近外加电源(5)负极,使流过钽钢复合材料的电流为50A~400A;

步骤4.2:对钽钢复合材料进行加热退火,退火温度为780~820℃,退火时间为2h‑6h,即制得钽/钢双金属复合材料,所述钽/钢双金属复合材料包括钢基体(1)和钢基体(1)表面的钽涂层(2),钢基体(1)和钽涂层(2)之间分布有碳化钽颗粒(3),所述钢基体(1)中含碳量为0.5~1.0wt%,钽涂层(2)的厚度为20μm~60μm。

2.根据权利要求1所述的一种钽/钢双金属复合材料的制备方法,其特征在于,所述钢基体(1)为合金钢、碳素钢或工具钢。

3.根据权利要求1所述的一种钽/钢双金属复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤2中,对钢基体(1)表面进行打磨抛光处理,使钢基体(1)表面的粗糙度为0.01~0.04μm,再将钢基体(1)放入乙醇中进行超声清洗。

4.根据权利要求1所述的一种钽/钢双金属复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤3的具体过程为:

步骤3.1:将钢基体(1)固定在真空磁控溅射设备的溅射平台上,再将钽靶材放入磁控溅射腔室内,保证钢基体(1)表面与钽靶材的距离为50~70mm,关闭磁控溅射室;

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步骤3.2:对磁控溅射室进行抽真空处理,使磁控溅射室内的真空度为6×10 Pa~2×‑4

10 Pa,再向磁控溅射室内通入氩气,待磁控溅射室内气压为0.7~1.2Pa,开启偏压电源,溅射清洗钢基体(1)10~20min,完成镀膜前的准备工作;

步骤3.3:将磁控溅射室内气压调至0.25~0.6Pa,开始进行磁控溅射,溅射时间为2~

6h,磁控溅射后即制成钽钢复合材料。

5.根据权利要求4所述的一种钽/钢双金属复合材料的制备方法,其特征在于,所述磁控溅射的溅射功率为30~60W,直流偏压电源为负偏压‑80~‑200V,溅射功率密度为2.5W/

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cm~8W/cm,钢基体层的温度为200~400℃。

6.根据权利要求1所述的一种钽/钢双金属复合材料的制备方法,其特征在于,所述外加电源(5)为RDY 2000A/12V直流电源。

7.根据权利要求1所述的一种钽/钢双金属复合材料的制备方法,其特征在于,所述复合退火处理在氩气气氛下进行。