1.一種鉭表面碳化改性的方法,其特征在于,包括如下步驟:在金屬鉭的表面通過甲烷離化的碳離子束轟擊引入碳元素,以離子束轟擊產(chǎn)生的能量作為熱源輔助碳元素向金屬鉭內(nèi)部擴(kuò)散,在金屬鉭表面形成碳化物改性層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述鉭表面碳化改性的方法,其特征在于,包括如下步驟:
(1)預(yù)處理
將清洗干凈后的金屬鉭放入真空室內(nèi),并將真空室抽真空,再將真空室整體烘干以除去吸附氣體,然后用氬離子轟擊金屬鉭表面進(jìn)行離子清洗;
(2)待步驟(1)金屬鉭用氬離子轟擊清洗完成后,向真空室內(nèi)充高純甲烷至20~100Pa,通過施加偏壓離化甲烷,在金屬鉭表面形成能量為500~2000V,束流強度為200~4000mA/cm2的碳離子流轟擊金屬鉭表面,從而在金屬鉭表面引入碳元素,至反應(yīng)完成。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述鉭表面碳化改性的方法,其特征在于,還包括步驟(3)調(diào)節(jié)金屬鉭溫度調(diào)制改性層厚度:以離子束轟擊時產(chǎn)生的熱量作為加熱源,通過控制電壓、離子束流密度改變溫度,并結(jié)合改變甲烷氣體分壓,調(diào)節(jié)碳化改性層厚度。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3任一項所述鉭表面碳化改性的方法,其特征在于,所述步驟(3)中,以離子束轟擊時產(chǎn)生的熱量作為加熱源,在制備片狀樣品的滲碳改性層時采用了外熱源輔助加熱法進(jìn)行輔助加熱,或在制備筒狀樣品的滲碳改性層時采用單純空心陰極加熱法進(jìn)行輔助加熱。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述鉭表面碳化改性的方法,其特征在于,所述步驟(1)中,用酒精、丙酮、壓縮氮氣對金屬鉭表面進(jìn)行清洗。
6.根據(jù)權(quán)利要求2-5任一項所述鉭表面碳化改性的方法,其特征在于,所述步驟(1)中,將清洗干凈后的金屬鉭放入真空室內(nèi),并用渦輪分子泵將真空室抽真空至8×10-4Pa以下。
7.根據(jù)權(quán)利要求2-6任一項所述鉭表面碳化改性的方法,其特征在于,所述步驟(1)中,將真空室整體烘干以除去吸附氣體,烘烤溫度為80~200℃,烘烤時間為1~2h。
8.根據(jù)權(quán)利要求2-7任一項所述鉭表面碳化改性的方法,其特征在于,所述步驟(1)中,用氬離子轟擊金屬鉭表面進(jìn)行離子清洗5-10min。
9.采用前述權(quán)利要求1-8任一項所述方法制備的產(chǎn)品,其特征在于,其基體為金屬鉭,碳化物改性層從內(nèi)至外分別為Ta2C層和TaC層。
10.根據(jù)權(quán)利要求10所述的產(chǎn)品,其特征在于,所述碳化物改性層的厚度為200nm~15.0μm。