[发明专利]一种在石墨基材料表面生长TaC涂层的方法

权利要求书

1.一种在石墨基材料表面生长TaC涂层的方法，其特征在于：以Ta₂O₅和碳源气体为反应原料；

在1900-2200℃时，部分Ta₂O₅粉末气化形成蒸气，在Ar气的导流下沉积在石墨基材料表面并与其表面的碳元素直接原位反应生成TaC内涂层；再通入碳源气体，与Ta₂O₅蒸气反应并沉积在TaC内涂层上，形成TaC外涂层，并通过增加Ar气和碳源气体的流量进行表面致密处理。

2.根据权利要求1所述的一种在石墨基材料表面生长TaC涂层的方法，其特征在于：通过调节Ar气和碳源气体的流量以形成具有不同多孔结构的TaC外涂层。

3.根据权利要求1所述的一种在石墨基材料表面生长TaC涂层的方法，其特征在于：所述TaC内涂层厚度为5-30μm。

4.根据权利要求1所述的一种在石墨基材料表面生长TaC涂层的方法，其特征在于：所述TaC外涂层厚度为20-250μm。

5.根据权利要求1所述的一种在石墨基材料表面生长TaC涂层的方法，其特征在于：所述Ta₂O₅粉末气化方法为：把固态Ta₂O₅粉末放置于气化室内，当温度达到1900-2200℃，部分固态Ta₂O₅粉末在气化室里形成Ta₂O₅蒸气。

6.根据权利要求1所述的一种在石墨基材料表面生长TaC涂层的方法，其特征在于：所述气化室材质为钽、石墨、钨中的一种。

7.根据权利要求6所述的一种在石墨基材料表面生长TaC涂层的方法，其特征在于：所述气化室材质镀有TaC涂层；具体选用镀有TaC涂层的石墨坩埚。

8.根据权利要求1所述的一种在石墨基材料表面生长TaC涂层的方法，其特征在于：所述碳源气体为C₃H₆、C₂H₆、C₂H₂、CH₄中的一种或多种。

9.根据权利要求1-8任一项所述的一种在石墨基材料表面生长TaC涂层的方法，其特征在于，具体包括以下步骤：

S1：将石墨基材料清洗纯化、干燥后备用；

S2：将高纯度的Ta₂O₅粉末放入气化室中，再把气化室放入高温炉中；

S3：将S1处理后石墨基材料放入高温炉中，抽真空至20Pa以下，升温至1000℃保温0.5-1h以除去Ta₂O₅粉末中吸附的杂质，继续升温至1900-2200℃，再打开Ar气进气阀，同时调节高温炉与真空泵组之间的阀门，保持高温炉气压为200-5000Pa，以500-1500mL/min的流量通入Ar气，且Ar气流经装有Ta₂O₅的气化室，使产生的Ta₂O₅蒸气随着Ar气导流并在石墨基材料沉积一层Ta₂O₅，同时Ta₂O₅与石墨基材料表面的碳元素原位反应生成TaC，形成厚度为5-30μm的TaC内涂层；

S4：再打开碳源气体进气阀，以20-200mL/min的流量通入碳源气体，并以100-1500mL/min的流量通入Ar气，与Ta₂O₅蒸气反应并沉积在TaC内涂层上，形成TaC外涂层，当TaC外涂层生长至20-250μm时，调整碳源气体流量为300-800mL/min、Ar气流量为1000-2500mL/min，进行表面致密处理，待外表面的致密层生长至10-50μm，即完成TaC涂层的沉积。

10.根据权利要求9所述的一种在石墨基材料表面生长TaC涂层的方法，其特征在于，所述升温速率为2-20℃/min。