[发明专利]一种非原位制备HoB2

说明书

本发明属于高性能陶瓷涂层技术领域，公开了一种非原位制备HoB₂C₂陶瓷涂层的方法，包括以下步骤：S1、混粉：以HoB₄、Ho、C粉或HoB₄、HoC₂、C粉为原料粉，加入酒精为介质，通过球磨、静置干燥、过筛得到混合均匀的粉料；S2、热压烧结制备靶材：将粉料装入模具，然后冷压成型，之后放入热压炉中进行热压烧结，通入流动的Ar气，温度为700～1000℃，施加压力为30～50MPa，保温时间为0.5～2h，得到Ho‑B‑C块体；S3、制备Ho‑B‑C非晶涂层：以Ho‑B‑C块体作为靶材，采用磁控溅射或多弧离子镀沉积涂层，制备Ho‑B‑C非晶涂层；S4、热处理：对Ho‑B‑C非晶涂层热处理，在保护性气氛中于800～1200℃保温1～20h，降温之后获得以HoB₂C₂为主相的涂层。本发明的方法具有操作简单、工艺条件易于控制、成本低、效率高的优点。

技术领域

本发明属于高性能陶瓷涂层技术领域，具体是一种非原位制备HoB₂C₂陶瓷涂层的方法。

背景技术

HoB₂C₂，其晶体结构可以描述为Ho片层与B₂C₂在c轴方向上交替堆垛而成。因其独特的晶体结构而具有优异的性能，比如良好的可加工性、抗损伤、耐高温、耐辐照等特性，因而此类材料在航空航天、核材料、电池等领域有潜在的广泛应用前景。尤其是，HoB₂C₂作为耐磨损、抗高温烧蚀、抗辐照等方面的涂层材料有极大的发展潜力，因此发展一种低温高效制备HoB₂C₂涂层的工艺具有非常重要的意义。

目前传统的涂层制备方式主要是采用磁控溅射的方法，在高温原位沉积制备涂层。对于HoB₂C₂涂层，原理上可以采用HoB₂C₂块体靶材进行磁控溅射，并加热到较高的温度以获得HoB₂C₂结构的涂层。但是由于HoB₂C₂块体材料的制备非常困难，需要高温(约1800℃)、高压和长时间保温，成本昂贵，难于制备合适的靶材；此外，HoB₂C₂的成分区间比较窄，而沉积过程中涂层的成分容易偏离靶材，因而难以满足计量比，导致无法形成HoB₂C₂；再次，由于HoB₂C₂的晶体结构较为复杂，理论上沉积过程中需要将基体加热到较高的沉积温度(＞700℃)，对设备要求较高，条件苛刻，因此目前尚未有关制备出HoB₂C₂涂层的相关报道，严重制约了其发展。因此，发展一种低成本易操作的制备HoB₂C₂陶瓷涂层的方法，对研究其性能及推广具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种成本低、效率高的非原位制备HoB₂C₂陶瓷涂层的方法。

为达到上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种非原位制备HoB₂C₂陶瓷涂层的方法，包括以下步骤：

S1、混粉：以HoB₄、Ho、C粉或HoB₄、HoC₂、C粉为原料粉，加入酒精为介质，通过球磨、静置干燥、过筛得到混合均匀的粉料；

S2、热压烧结制备靶材：将粉料装入模具，然后冷压成型，之后放入热压炉中进行热压烧结，通入流动的Ar气，温度为700～1000℃，施加压力为30～50MPa，保温时间为0.5～2h，得到Ho-B-C块体；