[发明专利]一种耐腐蚀高熵合金薄膜、制备方法及其在海水环境下的应用

权利要求书

1.一种耐腐蚀高熵合金薄膜的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)以磁控溅射拼接复合靶为阴极靶材；

(2)对基体表面进行机械磨抛处理、清洗，将基体放入磁控溅射腔体且与腔体中心的阴极靶材表面平行；

(3)对磁控溅射腔体充入保护性气体为工作气体，采用磁控溅射技术对步骤(1)中的拼接复合靶进行磁控溅射，在步骤(2)处理后的基体表面沉积得到VAlTiCrCu高熵合金薄膜；

(4)将磁控溅射得到的VAlTiCrCu高熵合金薄膜样品置于马弗炉中的石英管中在真空度低于1.0×10^–3Pa的保护性气氛中；

(5)采用马弗炉对VAlTiCrCu高熵合金薄膜样品进行退火处理，其退火温度为700～1100℃，退火时间为1～3h，升温速率为5～10℃/min；

(6)然后随炉冷却至室温，获得耐腐蚀高熵合金薄膜；

在步骤(1)中，所述磁控溅射拼接复合靶包括在垂直方向上呈周期排列的至少一个靶周期，每一个靶周期包括在垂直方向上由上至下依次层叠设置的等原子比的V₅₀Al₅₀复合靶材、等原子比的Ti₅₀Cr₅₀复合靶材和Cu靶材；所述等原子比的V₅₀Al₅₀复合靶材、等原子比的Ti₅₀Cr₅₀复合靶材和Cu靶材的纯度含量均为99.9％；

所述磁控溅射拼接复合靶包含5～20个靶周期；每一个靶周期中，所述V₅₀Al₅₀复合靶材的厚度为5mm～45mm，所述Ti₅₀Cr₅₀复合靶材的厚度为5mm～45mm，所述Cu靶材的厚度为5mm～45mm；

在步骤(2)中，所述基体的材质为不锈钢金属材料，在对基体表面进行机械磨抛处理后，采用石油醚、丙酮和酒精进行超声清洗20min；

在步骤(3)中，所述磁控溅射技术采用的工艺条件包括：溅射功率为1000W～3000W，基体偏压为-20V～-60V，基体温度为30～400℃，反应腔体内压力为3×10^-2～7×10^-2mbar，保护性气体流量为100～200sccm，沉积时间为4～8h；且保护性气体为惰性气体；

在步骤(3)中，在进行磁控溅射之前，先将反应腔体抽真空至真空度低于1.0×10^–3Pa，利用Ar离子对复合靶轰击30min，并利用辉光放电原理对基体表面进行离子刻蚀清洗15min；

在步骤(3)中，其制备得到的VAlTiCrCu高熵合金薄膜呈单相体心立方结构，所述VAlTiCrCu高熵合金薄膜的分子式为VAlTiCrCu，且所述VAlTiCrCu高熵合金薄膜包含按照原子百分含量计算的如下元素：V 10～20％、Al 10～20％、Ti 10～20％、Cr 10～30％和Cu10～30％；

所述VAlTiCrCu高熵合金薄膜的硬度大于10Gpa，弹性模量大于220Gpa，自腐蚀电流密度低于3.62×10^-8A/cm²；所述VAlTiCrCu高熵合金薄膜的厚度为2000nm～4000nm。

2.根据权利要求1所述的制备方法所制得的耐腐蚀高熵合金薄膜，其特征在于，所述耐腐蚀高熵合金薄膜呈体心立方结构和面心立方结构共存的结构，所述耐腐蚀高熵合金薄膜的硬度为10.03～13.24GPa，弹性模量为202.43～278.36Gpa，自腐蚀电流密度为5.26×10^-9～2.87×10^-7A/cm²。

3.根据权利要求2所述的耐腐蚀高熵合金薄膜在海水环境下防护领域中的应用。