[发明专利]一种钽表面碳化改性的方法及其制备的产品

权利要求书

1.一种钽表面碳化改性的方法，其特征在于，在金属钽的表面通过甲烷离化的碳离子束轰击引入碳元素，以离子束轰击产生的能量作为热源辅助碳元素向金属钽内部扩散，在金属钽表面形成碳化物改性层；

包括如下步骤：

(1)预处理

将清洗干净后的金属钽放入真空室内，并将真空室抽真空，再将真空室整体烘干以除去吸附气体，然后用氩离子轰击金属钽表面进行离子清洗；

(2)待步骤(1)金属钽用氩离子轰击清洗完成后，向真空室内充高纯甲烷至20～100Pa，通过施加偏压离化甲烷，在金属钽表面形成能量为500～2000V，束流强度为200～4000mA/cm²的碳离子流轰击金属钽表面，从而在金属钽表面引入碳元素，至反应完成。

2.根据权利要求1所述钽表面碳化改性的方法，其特征在于，还包括步骤(3)调节金属钽温度调制改性层厚度：以离子束轰击时产生的热量作为加热源，通过控制电压、离子束流密度改变温度，并结合改变甲烷气体分压，调节碳化改性层厚度。

3.根据权利要求2所述钽表面碳化改性的方法，其特征在于，所述步骤(3)中，以离子束轰击时产生的热量作为加热源，在制备片状样品的渗碳改性层时采用了外热源辅助加热法进行辅助加热，或在制备筒状样品的渗碳改性层时采用单纯空心阴极加热法进行辅助加热。

4.根据权利要求1所述钽表面碳化改性的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，用酒精、丙酮、压缩氮气对金属钽表面进行清洗。

5.根据权利要求1-4任一项所述钽表面碳化改性的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将清洗干净后的金属钽放入真空室内，并用涡轮分子泵将真空室抽真空至8×10^-4Pa以下。

6.根据权利要求1-4任一项所述钽表面碳化改性的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，将真空室整体烘干以除去吸附气体，烘烤温度为80～200℃，烘烤时间为1～2h。

7.根据权利要求1-4任一项所述钽表面碳化改性的方法，其特征在于，所述步骤(1)中，用氩离子轰击金属钽表面进行离子清洗5-10min。

8.采用前述权利要求1-7任一项所述方法制备的产品，其特征在于，其基体为金属钽，碳化物改性层从内至外分别为Ta₂C层和TaC层。

9.根据权利要求8所述的产品，其特征在于，所述碳化物改性层的厚度为200nm～15.0μm。