[发明专利]一种氮化钽被覆钢材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种氮化钽被覆钢材料的制备方法，其包括：将钢材料浸泡在导电液中，钽电极插入导电液中且钽电极接直流电源正极，钢材料表面接直流电源负极，进而在钢材料表面被覆一层前驱体，所述前驱体为包含钽盐和钽的混合物；蒸馏导电液；第一阶段热处理，将钢材料置于充满氨气的封闭空间内或者通过氨气冲刷钢材料表面；第二阶段热处理，将钢材料置于充满氮气和/或一氧化氮的封闭空间内，或者以氮气和/或一氧化氮冲刷钢材料表面。通过本发明制备方法所得到的钢材料，其表面被覆的氮化钽薄膜更完整、均匀且质量优异。

技术领域

本发明涉及氮化钽膜覆膜材料制备技术领域，尤其涉及一种氮化钽被覆钢材料的制备方法。

背景技术

氮化钽薄膜具有硬度高、化学稳定性好、耐腐蚀性强以及优异的耐热和冲击性能。因为氮化钽薄膜拥有优良的物理与化学特性，因此大量被应用在半导体溅射沉积工艺、离子注入工艺，干式蚀刻工艺上，作为设备腔体内部和暴露在反应区内的零部件的屏蔽防护膜使用。

在氮化钽膜的制备方面，主要采用磁控溅射法、物理沉积、化学沉积和近期研究提出的浑光放电法。在大型设备工件上镀氮化钽膜时，上述的工艺存在一定的缺陷。当设备工件尺寸越大时，对镀膜设备尺寸要求就越高，成本相对的增加。同时设备工件越复杂，镀膜难度越高，如一些有钻孔位置、侧面没办法一次性完成。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种氮化钽被覆钢材料的制备方法，其制备步骤少易于操作，同时氮化钽在钢材料的被覆性好，得到的氮化钽膜质量好。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种氮化钽被覆钢材料的制备方法，其包括以下步骤：

S1：将钢材料浸泡在导电液中，钽电极插入导电液中且钽电极接直流电源正极，钢材料表面接直流电源负极，进而在钢材料表面被覆一层前驱体，所述前驱体为包含钽盐和钽的混合物；

S2：蒸馏导电液，使得被覆在钢材料表面的前驱体固液分离；

S3：进行第一阶段热处理，将钢材料置于充满氨气的封闭空间内或者通过氨气冲刷钢材料表面；

S4：进行第二阶段热处理，将钢材料置于充满氮气和/或一氧化氮的封闭空间内，或者以氮气和/或一氧化氮冲刷钢材料表面。

优选地，还包括在步骤S1之前执行的步骤S01，其为对钢材料表面喷砂粗糙化处理。

优选地，还包括在步骤S1之前且步骤S01之后执行的步骤S02，其为对钢材料表面进行超声波酸洗，然后进行去离子清洗。

优选地，步骤S02中采用HCl溶液对钢材料表面进行酸洗。

优选地，还包括在步骤S1之前且步骤S02之后执行的步骤S03，其为以氮/氢混合气体冲刷钢材料表面，以还原钢材料表面的氧化层。

优选地，步骤S2还包括对蒸馏出的导电液进行回收处理。

优选地，步骤S3和步骤S4可互换顺序或同步进行。

优选地，步骤S1的反应式为：

步骤S3的反应式为：

mTa(NH₁₀C₄)₅+nNH₃→TaN+烷氣

步骤S4的反应式为：

Ta+N₂/NO→TaN+N₂/NO₂。