[发明专利]一种身管抗烧蚀磨损涂层的制备方法

说明书

本发明属于薄膜材料技术领域，具体公开了一种身管抗烧蚀磨损涂层的制备方法，该方法包括步骤(1)、身管超声清洗；步骤(2)、身管自辉光溅射清洗；步骤(3)、采用高功率脉冲磁控溅射或阴极弧沉积(Ta/TaN)n梯度涂层，其中n＝1，2，……，30。本发明方法制备的(Ta/TaN)n身管涂层具有膜层薄、硬度高、附着力好、抗烧蚀磨损性能好等优点。

技术领域

本发明属于薄膜材料技术领域，具体涉及一种身管抗烧蚀磨损涂层的制备方法。

背景技术

身管是火炮系统的关键部件之一，其寿命是决定火炮系统寿命的最重要因素。当今普遍采用的Ni-Cr-MO-V钢系和钛合金虽能较好地满足身管材料综合力学性能的要求，但在抗烧蚀磨损方面存在着不足，如何提高身管的抗烧蚀磨损性能成为了解决身管寿命的关键问题。

多年来，国内外对身管烧蚀问题进行了大量的研究，在身管内采用耐烧蚀磨损涂层是提高身管寿命的重要技术措施。国外对大口径火炮身管一般采用电镀软铬涂层工艺，对中小口径身管采用磁控溅射沉积钽涂层工艺。国内对大口径和中小口径身管都采用电镀中硬铬涂层工艺，但还存在着涂层寿命较短的问题。国内外现有的这两种涂层工艺中，涂层厚度大致在60μm～150μm之间。电镀Cr涂层本征上存在着脆性大、裂纹多、附着力差、环境污染严重等诸多顽疾，磁控溅射沉积钽涂层则存在膜层厚、制备耗时长、硬度低、耐磨性偏差等问题。

因此，亟待开发一种身管涂层的制备方法，能够有效克服国内外现有身管涂层工艺存在的以上缺陷。

发明内容

本发明的目的在于提供一种身管抗烧蚀磨损涂层的制备方法，该方法通过身管超声清洗、身管自辉光溅射清洗、采用高功率脉冲磁控溅射技术或柱面阴极弧技术制备身管的(Ta/TaN)n软硬复合梯度涂层。本发明方法制备的(Ta/TaN)n身管涂层具有膜层薄、抗烧蚀磨损性能好等优点。

实现本发明目的的技术方案：一种身管抗烧蚀磨损涂层的制备方法，所述方法包括以下步骤：

步骤(1)、身管超声清洗；

步骤(2)、身管自辉光溅射清洗；

步骤(3)、采用高功率脉冲磁控溅射或阴极弧沉积(Ta/TaN)n梯度涂层，其中n＝1，2，……，30。

进一步地，所述步骤(1)具体为：有机溶剂超声除油，中性除锈剂超声清洗，去离子水冲洗，酒精超声清洗，压缩空气吹干。

进一步地，所述步骤(2)具体为：

步骤(2.1)、将超声清洗后的身管置入镀膜设备真空室中进行抽真空，设置控温加热；

步骤(2.2)、向真空室中通入惰性气体(Ar)，进行身管内膛自偏压辉光溅射清洗。

进一步地，所述步骤(2.1)中，真空室真空度达到10Pa后，设置控温加热。

进一步地，所述步骤(2.1)中，控温加热的温度为150～200℃。

进一步地，所述步骤(2.2)中，真空室真空度达到0.01Pa后，向真空室中通入惰性气体(Ar)至真空度为10Pa。

进一步地，所述步骤(2.2)中，身管内膛的负偏压为-600V～-1200V，占空比为50％，辉光溅射清洗时间为20min。

进一步地，所述步骤(3)采用高功率脉冲磁控溅射沉积(Ta/TaN)n梯度涂层具体为：

步骤(3.1a)、降低惰性气体(Ar)的气流量；

步骤(3.2a)、身管偏压电源采用双极性脉冲电源，设置身管双极性脉冲偏压；

步骤(3.3a)、设置高功率脉冲磁控溅射电源，采用高功率脉冲磁控溅射，以金属Ta为靶材，在身管内膛沉积金属Ta涂层；