一种核用超厚Zr/Ti/Ti35耐蚀涂层的制备方法与流程

一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法
技术领域
1.本发明属于核化工和表面处理技术领域，具体涉及一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法。


背景技术：

2.物理气相沉积，是当前国际上广泛应用的先进的表面处理技术。其工作原理就是在真空条件下，利用气体放电使气体或被蒸发物质部分离化，在气体离子或被蒸发物质离子轰击作用的同时把蒸发物或其反应物沉积在基材上。它具有沉积速度快和表面清洁的特点，特别具有膜层附着力强、绕性好、可镀材料广泛等优点。
3.近年来，随着核能的大规模发展和利用，高温强辐射的核乏燃料的填埋处理已经无法满足新时代的要求，采用purex工艺有机萃取剂提取分离乏燃料中的铀和钚进行循环再利用成为当今核大国处理巨量乏燃料的主要方案。所涉及的核化工领域面临着诸多挑战，其中设备材料腐蚀是困扰该领域发展和亟待解决的关键性问题。乏燃料后处理所采用的核化工容器种类较多，如溶解器、蒸发器等关键设备，需全寿期的在高温、强硝酸、强辐照的苛刻环境下，一旦发生腐蚀穿透后果将不堪设想，不仅会延误年度乏燃料处理进度，同时具有辐射性的设备环境对维修人员安全构成严重威胁。因此，保证相关设备在运行期间安全可靠是首要目标。
4.目前，国际上对于乏燃料后处理设备材料研发主要集中于不锈钢、钛合金和锆合金三类，英国、德国等欧洲国家采用超低碳不锈钢，日本和印度采用ti-ta系钛合金，法国采用优化后的锆基合金，我国现采用以ti35为首选的耐蚀钛合金，并且已经成功应用于后处理示范项目两期，每期年处理能力200吨。此合金已经过长期验证具有优异耐硝酸的腐蚀材料，在工况料液中具有很强的耐腐蚀特性，耐蚀性主要源于钽元素的加入，使合金表面生成稳定且超耐蚀的tio2和ta2o5双重钝化膜。但同时钽元素比较昂贵，即使核工业都难以承受其高昂的价格。因此，可以考虑采用先进的表面处理技术在低廉的316不锈钢或者低成本钛合金表面上制备超耐蚀的ti35合金涂层材料来，替代某些次关键部件，大幅降低成本。
5.对于复杂的乏燃料后处理工况环境，设备表面防护涂层需达一定厚度方可满足使用需求，这是因为“薄”膜存在较多贯穿性的缺陷，微观上包括空穴、位错、堆垛层错等，宏观上包括针孔、熔滴、晶界、裂纹和组织不均匀等，这些缺陷会导致薄膜性能降低，从而使基体受到腐蚀速率加快。超厚涂层可以弥合阻止缺陷互连，减少缺陷的存在，提升高涂层材料对腐蚀介质的阻挡作用，大大改善其耐蚀性能。
6.将ti35作为涂层是在合金优异的耐腐蚀性能的基础上延伸出一种新想法，不仅能保持主体材料结构尺寸稳定性和完整性，无需对现有生产装备和制造工艺进行改进，同时还能显著提升高合金材料表面的腐蚀性能，这为我国乏燃料后处理结构材料的设计提供了崭新的思路。
7.因此，需要一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法。


技术实现要素：

8.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法。该方法采用物理气相沉积技术制备的大厚度zr/ti/ti35涂层组织结构均匀致密，整体贯穿性缺陷少，可在沸腾浓强酸腐蚀介质中，对低成本不耐蚀的基体材料产生30年以上的表面防护作用，大幅降低核材料主体的成本，不仅适用于核化工，还可推广至民用化工的耐蚀罐体管路等领域工程结构材料的表面强化。
9.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材安装于镀膜机中，得到装有靶材的镀膜机；步骤二、将基材依次进行喷砂、超声清洗和吹干，然后通过工装夹具装入步骤一中得到的装有靶材的镀膜机中后对基材进行预处理，得到装有预处理基材的镀膜机；步骤三、将步骤二中得到装有预处理基材的镀膜机中抽真空后对预处理基材进行清洗，得到洁净基材；所述清洗为高偏压轰击清洗或iet刻蚀清洗；步骤四、将步骤三中得到的洁净基材依次沉积zr金属过渡层和ti/ti35耐蚀功能层，在洁净基材表面得到超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层。
10.本技术将合金材料膜材化，必须考虑膜层材料与基体材料在界面处的相容性和匹配性，也必须解决在物理气相沉积时给膜层引入的轰击压应力，所以引入有色金属zr沉积过渡层，以及引入ti金属层、梯度层和循环层来缓和ti35主体层的压应力；因此，本技术以zr为打底层即过渡层，金属锆具有较强的结合力，在高能粒子流的轰击下，可与不锈钢、钛合金基体形成强力结合的合金层，以ti为成分梯度层或调制循环层，缓和了ti35主体层在沉积过程中受到的离子轰击压应力，同时也增强了膜层与基体材料在界面处的相容性和匹配性，锆与钛两种元素位于元素周期表的同一副族(ivb)，具有相似的物理化学性质，室温下能形成密排六方结构的无限固溶体，对于粘结过渡层和功能层主体具有积极作用，ti35主体层主要用于在高放高温浓硝酸环境下的耐蚀功能。
11.上述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材均为通过热等静压或喷涂的方法制备的高密度靶材，所述装有靶材的镀膜机中安装有4组~20组核级ti35靶材，2组~5组核级zr靶材，2组~10组核级ti靶材，所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%。本发明中的高密度靶材即接近每一种金属材料的理论密度的靶材，因各种材料在制备工艺和手段上的不同，并不能形成完全致密无任何空隙的合金状态，例如压力低，气孔或缺陷未完全排空，球形粉压制靶材时，孔隙较多等等原因，同时传统手段如熔炼手段制备的靶材，晶粒粗大，杂质较多等缺点，一般在镀膜领域是不被认可和接受的，所以本发明一般靶材采用热等静压的技术制备，但对于少数种类的材料，仅可采用喷涂的手段制备；本发明中钛合金、锆合金都有工业级级和核级，其原料为工业级海绵钛或工业级海绵锆，核级海绵钛和核级海绵锆，工业级因其较多服役的是民用设施，工况不复杂，对其中的微量元素，如o、c、n、h等元素的含量要求范围较为宽松，但核电使用的钛合金和锆合金，各种射线辐照下的苛刻服役环境对材料产生巨大的破坏，材料内的微量元素控制十分严格，因此本发明采用述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材；本发明中“每组”表述为一个弧源，等离子发
生装置，每个装置仅支持一块靶材，因为弧源都是均匀分布在炉腔壁上的，基材的尺寸大，或者基材的数量多，就需要考虑每一个弧源的分散覆盖面积，zr是为了打底，比如炉内有4列弧源，每一列中在不同高度设置一个zr靶，如此可实现全高度镀zr，同理在不同高度设置ti靶，和ti35靶，因为打底用的zr靶工作时间占比小，则数量应该为少数，ti和ti35根据梯度层或循环层设计，可以不同数量配比。
12.上述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中所述基材为核级不锈钢、核级钛合金或核级锆合金，所述基材固定在镀膜机的真空室内的二维或三维旋转样品架上，所述预处理的过程为：保持靶基距为150mm~270mm，对镀膜机的真空室内抽真空至背底真空度为7.0
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pa~5.0
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pa，调节样品架的电机转速度为2r/min~7r/min，真空室内加热至100℃~350℃后保温1h~3h。本发明中靶基距保持在150mm~270mm，保证等离子体流的粒子密度和能量密度的适中，不至于能量过高，也不会太远造成沉积速率慢，对真空室内进行抽真空至背底真空度为7.0
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pa~5.0
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pa，高真空度有利于清除炉内的氧气和其他污染性气体，调节转架电机转速度为2r/min~7r/min，合适的转架速度有利于基体镀膜过程的充分暴露和充分冷却，避免应力积累，充分保证薄膜暴露时间，真空室内加热至100℃~350℃并充分烘烤1h~3h基材，进一步清除表面污染物，以此提高基体表面活化能；上述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤三中所述高偏压轰击清洗或iet刻蚀清洗的过程为：在镀膜机的真空室内通入高纯氩气并维持真空度为0.5pa~3pa，采用高频高压引弧或机械引弧打燃核级zr靶材，弧靶电流80a~200a，对基材施加-600v~-800v的偏压，占空比60%~80%，清洗时间为10min~30min，削减基材表层厚度为20nm~600nm；所述氩气的质量纯度不小于99.99%。本发明通过高偏压轰击清洗或iet刻蚀清洗进一步清除基体表面的污染物，活化表面，并削除表面纳米级厚度氧化层。
13.上述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤四中所述沉积zr金属过渡层和ti/ti35耐蚀功能层的过程为：步骤101、在镀膜机的真空室内通入高纯氩气并维持真空度为0.5pa~3pa，采用机械引弧或高频高压引弧打燃核级zr靶材，电流80a~150a，调节偏压至-100v~-150v，占空比40%~60%，沉积时间为5min~30min，得到厚度为300nm~2μm的zr金属过渡层；步骤102、逐个熄灭核级zr靶材并对应的逐个打开核级ti靶材，并保持弧电流80a~200a，偏压-80v~-150v，占空比20%~80%，沉积时间为2min~30min，得到厚度为500nm~5μm的ti层；步骤103、调整核级ti靶与核级ti35靶参数，沉积共3h~12h，得到厚度为10μm~40μm的超厚zr/ti/ti35涂层。本发明维持氩气环境0.5pa~3pa，有利于保证靶材弧斑的快速运动和充分燃烧，通过控制制备zr金属过渡层的参数，保证了不持续轰击，减少应力积累，得到厚度为300nm~2μm的zr金属过渡层，本发明在即将完成过渡层的工序时，不建议全部关闭zr靶，再全部开启ti靶，最好是等数量地打开核级ti靶材，即为熄灭一个zr靶材同时打开一个ti靶材，再关一个，再开一个，如此完成逐渐关闭，逐渐开启，逐步从zr层过渡到ti层，保证了zr金属过渡层和ti层的连接效果，同理也保证了ti层和ti35层的连接效果，通过控制参数，保证了不持续使用高偏压，防止积攒应力。
14.上述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤103中所
述沉积的过程为：熄灭核级ti靶，打开核级ti35靶沉积ti35梯度层，将偏压从-120v~-140v每隔10min~50min降低-3v~-5v直至-80v，或反向升高偏压即偏压从-80v每隔10min~50min升高-3v~-5v直至-120v~-140v，将占空比从20%每隔10min~50min升高2%~5%直至60%~80%，或反向降低占空比即占空比从60%~80%每隔10min~50min降低2%~5%直至20%。本发明中改变偏压和占空比是同时进行的，但该步骤中给出了两种搭配：1、梯度降低偏压时，伴随的是梯度增大占空比；2、梯度升高偏压时，伴随的是梯度减小占空比；原因是，偏压与占空比的乘积代表了单位时间内作用在镀膜表面的能量密度，偏压和占空比都大的情况下，能量大会将表面加热，膜层沉积也会被高能量轰击产生较大的内应力积累，所以必须两者不能同时占大值，需要配合增减；本发明中该参数下制备的是工艺梯度层，通过偏压和占空比的配合调节，逐渐上升高或逐渐下调，制备出的整体膜层内部的应力和缺陷都可以得到逐渐释放。
15.上述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤103中所述沉积的过程为：熄灭核级ti靶，将核级ti35靶材弧电流设定为150a~200a，偏压在-80v~-140v和占空比在20%~80%循环变换1次~5次，1次所述循环变换的过程为将偏压每隔3min~5min升高-2v~-5v直至-140v然后每隔3min~5min降低-2v~-5v直至-80v，将占空比从20%每隔3min~5min升高2%~5%直至60~80%然后每隔3min~5min降低2%~5%直至20%，1次所述循环变换的周期为90min~300min。本发明中该参数下是工艺循环层，高偏压高占空比可以获得致密硬质层，低偏压低占空比获得较软的层，形成循环层后，软硬交替，可以弥合缺陷，阻止微裂纹扩展。
16.上述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤103中所述沉积的过程为：熄灭核级ti靶，打开核级ti35靶材以弧流120a~200a，偏压-80~-140v，占空比20%~90%沉积ti35涂层5min~15min，然后关闭核级ti35靶材，打开核级ti靶，以弧流120a~200a，偏压-80~-140v，占空比20%~90%沉积ti层2min~10min，并循环以上过程5次~100次。本发明过程中ti靶和ti35靶设定为全开全关的交替运行，不再逐渐熄灭和开启，该参数下制备的是ti/ti35循环层，ti的粘结性较好，为软质金属层，ti35合金偏硬，通过设置软硬交替，达到弥合缺陷阻止微裂纹扩展的效果。
17.上述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤103中所述沉积的过程为：同时开启核级ti靶和核级ti35靶，逐渐降低核级ti靶材参数直至熄灭，逐步提升高核级ti35靶材参数直至饱和，具体操作为，将核级ti靶初始设定为电流150a~200a，偏压-140v，占空比20%，每隔5min~15min，降低电流10a，偏压降低-5v，占空比升高5%，直至自然熄灭，核级ti35靶材，弧源初始条件给予80a，偏压-80v，占空比90%，每隔10min~20min，电流递增5a，直至150a~200a，偏压递增-5v直至-130v，占空比递减5%直至20%。本发明中该参数下对第一层的ti层与ti35层沉积进行控制，与传统工艺不同，不是将ti靶直接熄灭，与ti35层分离开，而是将两层产生有机融合，互相咬合，对ti层和ti35层的粘结起到强效作用。
18.上述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤四中所述沉积zr金属过渡层采用多弧离子镀的方式，所述沉积ti/ti35耐蚀功能层采用多弧离子镀，高功率脉冲磁控溅射，直流磁控溅射，射频磁控溅射或蒸发镀的方式。本发明以zr为打底层、ti为过渡层或循环层，ti35为主体层，其中沉积zr过渡层的方法以多弧离子镀技术为主，其包括：大小尺寸的圆形靶、矩形靶、柱状靶等靶型，配合直流、脉冲等弧电源；另外镀制
超厚zr/ti/ti35耐蚀功能层的方法，包括不限于多弧离子镀技术为主，另可以采用高功率脉冲磁控溅射、直流磁控溅射、射频磁控溅射、蒸发镀等真空pvd镀膜技术；采用的工艺为工艺和成分的循环层、梯度层等。
19.本发明与现有技术相比具有以下优点：1、本发明首次将ti35合金膜材化，采用多弧离子镀技术制备的大厚度zr/ti/ti35涂层组织结构均匀致密，旨在能够有效提高乏燃料后处理设备主体材料的耐腐蚀性能，整体贯穿性缺陷少，可在腐蚀介质中发挥良好的表面防护作用，具有优异的抗沸腾硝酸腐蚀性能，在保持良好的性能的基础上同时大幅降低核材料主体的成本，不仅适用于核化工，还可推广至民用化工的耐蚀罐体管路等领域工程结构材料的表面强化2、本发明制备的zr/ti/ti35超厚耐蚀涂层材料，以zr为打底层（过渡层），ti为成分梯度层或调制循环层，不仅缓和了ti35主体层在沉积过程中受到的离子轰击压应力，同时也增强了膜层与基体材料在界面处的相容性和匹配性。
20.3、本发明首次采用多弧离子镀技术制备ti35涂层，可通过对沉积参数的调控实现对涂层厚度和组织的控制，操作简便。
21.4、本发明制备的zr/ti/ti35超厚耐蚀涂层材料，结构均匀、致密，对复杂形状的基材具有良好的绕镀性，可以工业化均匀制备大面积的膜层体系。
22.5、本发明首次沉积大厚度zr/ti/ti35涂层，在很大程度上弥合了薄膜的贯穿性缺陷，提升高了耐腐蚀能力，对设备长期服役在苛刻环境下起到了很好的保护作用。
23.6、本发明制备的zr/ti/ti35超厚耐蚀涂层材料，不仅可以满足核化工的迫切需求，还可以应用到对成本要求苛刻的民用化工领域复杂工况，具有良好的经济性和实用性。
24.7、本发明提出了4种沉积ti/ti35耐蚀功能层的方法，
①
在原zr层和ti打底层之上，沉积ti35层，但ti35层是大梯度结构，降低参数，或者升高参数，两种ti35渐变结构；
②
在原zr层和ti打底层之上，沉积ti35工艺循环层，通过偏压和占空比的循环变换，不断重复，形成工艺梯度层；
③
在原zr层+ti打底层之上，沉积ti/ti35成分循环层；
④
在原zr层+ti打底层之上，沉积ti+ti35的成分梯度层，都是开启状态，逐渐降低ti把功率参数，逐渐提升高ti35功率参数，形成ti渐变为ti35的结构，适用不同情况下ti/ti35耐蚀功能层的制备。
25.下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
26.图1是本发明实施例1制备的zr/ti/ti35超厚涂层的sem表面形貌图。
27.图2是本发明实施例1制备的zr/ti/ti35超厚涂层的sem横截面图。
具体实施方式
28.实施例1本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为120mm的高密度靶材，将制备好的15组核级ti35靶及3组核级zr靶、5组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%；
步骤二、对溶解器功能的tc4基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗20min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在150mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为5.0
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pa，调节转架电机转速度为3r/min，真空室内加热至300℃并充分烘烤2h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真空度为0.5pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流80a，对基材施加-600v偏压，占空比60%，对基材进行轰击清洗15min，削减基体表层厚度50nm；步骤四、维持氩气环境0.5pa，引弧打燃核级zr靶，电流80a，调节偏压至-100v，占空比40%，沉积时间为5min，得到300nm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流80a，偏压-80v，占空比20%，沉积时间2min，得到500nm厚的ti过渡层，熄灭核级ti靶，全部开启核级ti35靶材，设定ti35弧源电流150a，偏压从-120v每隔10min降低-3v至-80v，将占空比从20%每隔13min升高2%直至80%，共计沉积7h，获得25.9μm厚的超厚zr/ti/ti35的梯度涂层。
29.图1是本发明实施例1制备的zr/ti/ti35超厚涂层的sem表面形貌图，从图1中可以看出，zr/ti/ti35超厚涂层表面平整致密，存在一些弱附着的大颗粒。
30.图2是本发明实施例1制备的zr/ti/ti35超厚涂层的sem横截面图，从图2中可以看出，该工艺获得25.9μm厚度，涂层整体均匀致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象，充分展现了多弧离子镀技术的优势。
31.实施例2本实施例与实施例1的区别在于：熄灭核级ti靶，全部开启核级ti35靶材，设定ti35弧源电流150a，偏压从-140v每隔50min降低-5v至-80v，将占空比从20%每隔50min升高5%直至70%，共计沉积12h。
32.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
33.实施例3本实施例与实施例1的区别在于：熄灭核级ti靶，全部开启核级ti35靶材，设定ti35弧源电流150a，偏压从-130v每隔30min降低-4v至-80v，将占空比从20%每隔10min升高4%直至60%，共计沉积3h。
34.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
35.实施例4本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为150mm的高密度靶材，将制备好的20组核级ti35靶及5组核级zr靶、5组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%；步骤二、对溶解器功能的tc6基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗30min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定
工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在160mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为9.0
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pa，调节转架电机转速度为2r/min，真空室内加热至100℃并充分烘烤3h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真空度为1.5pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流200a，对基材施加-700v偏压，占空比80%，对基材进行轰击清洗10min，削减基体表层厚度20nm；步骤四、维持氩气环境1.5pa，引弧打燃核级zr靶，电流100a，调节偏压至-150v，占空比50%，沉积时间为30min，得到2μm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流200a，偏压-150v，占空比80%，沉积时间30min，得到5μm厚的ti过渡层，熄灭核级ti靶，全部开启核级ti35靶材，设定ti35弧源电流150a，偏压从-80v每隔30min升高-4v至-130v，将占空比从80%每隔50min降低4%直至20%，沉积7h，获得26μm厚的超厚zr/ti/ti35的梯度涂层。
36.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
37.实施例5本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为160mm的高密度靶材，将制备好的10组核级ti35靶及3组核级zr靶、3组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%；步骤二、对溶解器功能的ta18基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗30min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在270mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为7.0
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pa，调节转架电机转速度为7r/min，真空室内加热至350℃并充分烘烤1h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真空度为3.0pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流150a，对基材施加-800v偏压，占空比70%，对基材进行轰击清洗30min，削减基体表层厚度600nm；步骤四、维持氩气环境3.0pa，引弧打燃核级zr靶，电流150a，调节偏压至-130v，占空比60%，沉积时间为10min，得到800nm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流150a，偏压-120v，占空比60%，沉积时间15min，得到2μm厚的ti过渡层，熄灭核级ti靶，全部开启核级ti35靶材，设定ti35弧源电流150a，偏压从-80v每隔10min升高-5v至-120v，将占空比从80%每隔34min降低3%直至20%。沉积3h，获得14μm厚的超厚zr/ti/ti35的梯度涂层。
38.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
39.实施例6本实施例与实施例5的区别在于：熄灭核级ti靶，全部开启核级ti35靶材，设定ti35弧源电流150a，偏压从-80v每隔
50min升高-3v至-140v，将占空比从80%每隔10min降低5%直至20%，沉积12h，获得40μm厚的超厚zr/ti/ti35的梯度涂层。
40.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
41.实施例7本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为100mm的高密度靶材，将制备好的15组核级ti35靶及3组核级zr靶、5组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%；步骤二、对溶解器功能的核级316不锈钢基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗20min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在160mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为9.0
×
10-4
pa，调节转架电机转速度为2r/min，真空室内加热至100℃并充分烘烤3h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真空度为1.5pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流200a，对基材施加-700v偏压，占空比80%，对基材进行轰击清洗10min，削减基体表层厚度20nm；步骤四、维持氩气环境0.5pa，引弧打燃核级zr靶，电流80a，调节偏压至-100v，占空比40%，沉积时间为5min，得到300nm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流80a，偏压-80v，占空比20%，沉积时间2min，得到500nm厚的ti过渡层，熄灭核级ti靶，将核级ti35靶材弧电流设定为150a，将偏压由-80v每隔3min升高-4v至-140v，然后每隔3min降低-4v至-80v，对应调节占空比由80%每隔3min降低4%至20%，然后每隔3min升高4%至80%，循环变换5次，每循环90min，共计沉积7.5h，获得28μm厚的超厚zr/ti/ti35的循环梯度涂层。
42.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
43.实施例8本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为150mm的高密度靶材，将制备好的4组核级ti35靶及2组核级zr靶、2组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%；步骤二、对溶解器功能的t9铁马钢基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗30min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在150mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为5.0
×
10-3
pa，调节转架电机转速度为3r/min，真空室内加热至300℃并充分烘烤2h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真
空度为0.5pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流80a，对基材施加-600v偏压，占空比60%，对基材进行轰击清洗15min，削减基体表层厚度50nm；步骤四、维持氩气环境1.5pa，引弧打燃核级zr靶，电流100a，调节偏压至-150v，占空比50%，沉积时间为30min，得到2μm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流200a，偏压-150v，占空比80%，沉积时间30min，得到5μm厚的ti过渡层，熄灭核级ti靶，将核级ti35靶材弧电流设定为200a，偏压由-80v每隔5min升高-2v至-140v，然后每隔5min降低-2v至-80v，对应调节占空比由80%每隔5min降低2%至20%，然后每隔5min升高2%至80%，循环变换1次，每循环300min，共计沉积5h，获得15μm厚的超厚zr/ti/ti35的循环梯度涂层。
44.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
45.实施例9本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为160mm的高密度靶材，将制备好的10组核级ti35靶及3组核级zr靶、3组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%；步骤二、对溶解器功能的核级304不锈钢基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗30min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在270mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为7.0
×
10-4
pa，调节转架电机转速度为7r/min，真空室内加热至350℃并充分烘烤1h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真空度为3.0pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流150a，对基材施加-800v偏压，占空比70%，对基材进行轰击清洗30min，削减基体表层厚度600nm；步骤四、维持氩气环境3.0pa，引弧打燃核级zr靶，电流150a，调节偏压至-130v，占空比60%，沉积时间为10min，得到800nm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流150a，偏压-120v，占空比60%，沉积时间15min，得到2μm厚的ti过渡层，熄灭核级ti靶，将核级ti35靶材弧电流设定为180a，偏压由-80v每隔4min升高-5v至-140v，然后每隔4min降低-5v至-80v，对应调节占空比由80%每隔4min降低5%至20%，然后每隔4min升高5%至80%，循环变换2次，每循环96min，共计沉积192min，获得12μm厚的超厚zr/ti/ti35的循环梯度涂层。
46.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
47.实施例10本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为100mm的高密度靶材，将制备好的15组核级ti35靶及3组核级zr靶、5组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的
质量纯度均不小于99.9%；步骤二、对溶解器功能的核级316不锈钢基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗30min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在270mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为7.0
×
10-4
pa，调节转架电机转速度为7r/min，真空室内加热至350℃并充分烘烤1h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真空度为3.0pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流150a，对基材施加-800v偏压，占空比70%，对基材进行轰击清洗30min，削减基体表层厚度600nm；步骤四、维持氩气环境0.5pa，引弧打燃核级zr靶，电流80a，调节偏压至-100v，占空比40%，沉积时间为5min，得到300nm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流80a，偏压-80v，占空比20%，沉积时间2min，得到500nm厚的ti过渡层，熄灭核级ti靶，开启核级ti35靶，设定弧流为120a，偏压-80v，占空比90%沉积ti35涂层5min，然后关闭核级ti35靶材，打开核级ti靶，以弧流为120a，偏压-80v，占空比90%沉积ti涂层2min，并循环以上过程100次，共计沉积700min，获得41μm厚的超厚zr/ti/ti35的成分循环涂层（zr-ti-ti35/ti）。
48.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
49.实施例11本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为150mm的高密度靶材，将制备好的4组核级ti35靶及2组核级zr靶、2组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%；步骤二、对溶解器功能的t9铁马钢基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗30min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在160mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为9.0
×
10-4
pa，调节转架电机转速度为2r/min，真空室内加热至100℃并充分烘烤3h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真空度为1.5pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流200a，对基材施加-700v偏压，占空比80%，对基材进行轰击清洗10min，削减基体表层厚度20nm；步骤四、维持氩气环境1.5pa，引弧打燃核级zr靶，电流100a，调节偏压至-150v，占空比50%，沉积时间为30min，得到2μm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流200a，偏压-150v，占空比80%，沉积时间30min，得到5μm厚的ti过渡层，熄灭核级ti靶，开启核级ti35靶，设定弧流为200a，偏压-140v，占空比20%沉积ti35涂层15min，然后关闭核级ti35靶材，打开核级ti靶，以弧流为200a，偏压-140v，占空比20%沉积ti涂层10min，并循环以上过程5次，共沉积125min，获得15μm厚的超厚zr/ti/ti35的成分循环涂层（zr-ti-ti35/ti）。
50.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
51.实施例12本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为160mm的高密度靶材，将制备好的10组核级ti35靶及3组核级zr靶、3组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%；步骤二、对溶解器功能的核级304不锈钢基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗20min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在150mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为5.0
×
10-3
pa，调节转架电机转速度为3r/min，真空室内加热至300℃并充分烘烤2h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真空度为0.5pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流80a，对基材施加-600v偏压，占空比60%，对基材进行轰击清洗15min，削减基体表层厚度50nm；步骤四、维持氩气环境3.0pa，引弧打燃核级zr靶，电流150a，调节偏压至-130v，占空比60%，沉积时间为10min，得到800nm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流150a，偏压-120v，占空比60%，沉积时间15min，得到2μm厚的ti过渡层，熄灭核级ti靶，开启核级ti35靶，设定弧流为170a，偏压-100v，占空比60%沉积ti35涂层10min，然后关闭核级ti35靶材，打开核级ti靶，以弧流为170a，偏压-100v，占空比60%沉积ti涂层3min，并循环以上过程20次，共沉积260min，获得16μm厚的超厚zr/ti/ti35的成分循环涂层（zr-ti-ti35/ti）。
52.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
53.实施例13本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为100mm的高密度靶材，将制备好的15组核级ti35靶及3组核级zr靶、5组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%；步骤二、对溶解器功能的核级316不锈钢基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗30min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在270mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为7.0
×
10-4
pa，调节转架电机转速度为7r/min，真空室内加热至350℃并充分烘烤1h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真空度为3.0pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流150a，对基材施加-800v偏压，占空比70%，对基材进行轰击清洗30min，削减基体表层厚度600nm；
步骤四、维持氩气环境0.5pa，引弧打燃核级zr靶，电流80a，调节偏压至-100v，占空比40%，沉积时间为5min，得到300nm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流80a，偏压-80v，占空比20%，沉积时间2min，得到500nm厚的ti过渡层，同时开启核级ti靶和核级ti35靶，逐渐降低核级ti靶材参数直至熄灭，逐步提升高核级ti35靶材参数直至饱和，具体操作为，将核级ti靶初始设定为电流150a，偏压-140v，占空比20%，每隔5min，降低电流10a，降低偏压-5v，占空比升高5%，直至自然熄灭，核级ti35靶材，弧源初始条件给予80a，偏压-80v，占空比90%，每隔10min，电流递增5a至150a，偏压递增-5v直至-130v，占空比递减5%直至20%，稳定后共计沉积3h，获得13μm厚的超厚zr/ti/ti35的成分循环涂层（zr-ti-ti ti35）。
54.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
55.实施例14本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为150mm的高密度靶材，将制备好的4组核级ti35靶及2组核级zr靶、2组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%；步骤二、对溶解器功能的t9铁马钢基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗20min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在150mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为5.0
×
10-3
pa，调节转架电机转速度为3r/min，真空室内加热至300℃并充分烘烤2h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真空度为0.5pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流80a，对基材施加-600v偏压，占空比60%，对基材进行轰击清洗15min，削减基体表层厚度50nm；步骤四、维持氩气环境1.5pa，引弧打燃核级zr靶，电流100a，调节偏压至-150v，占空比50%，沉积时间为30min，得到2μm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流200a，偏压-150v，占空比80%，沉积时间30min，得到5μm厚的ti过渡层，同时开启核级ti靶和核级ti35靶，逐渐降低核级ti靶材参数直至熄灭，逐步提升高核级ti35靶材参数直至饱和，具体操作为，将核级ti靶初始设定为电流200a，偏压-140v，占空比20%，每隔15min，降低电流10a，降低偏压-5v，占空比升高5%，直至自然熄灭，核级ti35靶材，弧源初始条件给予80a，偏压-80v，占空比90%，每隔20min，电流递增5a至200a，偏压递增-5v直至-130v，占空比递减5%直至20%，稳定后共计沉积5h，获得16μm厚的超厚zr/ti/ti35的成分循环涂层（zr-ti-ti ti35）。
56.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
57.实施例15本实施例包括以下步骤：步骤一、将核级zr、核级ti和核级ti35合金分别以热等静压的方法制备成直径为
160mm的高密度靶材，将制备好的10组核级ti35靶及3组核级zr靶、3组核级ti靶均匀分布地固定在多弧离子镀设备真空室的靶座上；所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%；步骤二、对溶解器功能的核级304不锈钢基材的表面进行喷砂处理，然后将处理后基材依次放入丙酮、乙醇和去离子水中进行超声清洗30min，再经冷风吹干后得到洁净基材，通过特定工装夹具，将洁净后的基材装入步骤一中的真空室内，固定在二维旋转样品架上，靶基距保持在160mm，对真空室内进行抽真空至背底真空度为9.0
×
10-4
pa，调节转架电机转速度为2r/min，真空室内加热至100℃并充分烘烤3h基材；步骤三、在步骤二中的真空室内通入质量纯度不小于99.99%的高纯氩气并维持真空度为1.5pa，开启机械引弧打燃核级zr靶，弧靶电流200a，对基材施加-700v偏压，占空比80%，对基材进行轰击清洗10min，削减基体表层厚度20nm；步骤四、维持氩气环境3.0pa，引弧打燃核级zr靶，电流150a，调节偏压至-130v，占空比60%，沉积时间为10min，得到800nm厚的zr打底层，逐个熄灭核级zr靶，并逐个打燃核级ti靶，电流150a，偏压-120v，占空比60%，沉积时间15min，得到2μm厚的ti过渡层，同时开启核级ti靶和核级ti35靶，逐渐降低核级ti靶材参数直至熄灭，逐步提升高核级ti35靶材参数直至饱和，具体操作为，将核级ti靶初始设定为电流180a，偏压-140v，占空比20%，每隔10min，降低电流10a，降低偏压-5v，占空比升高5%，直至自然熄灭，核级ti35靶材，弧源初始条件给予80a，偏压-80v，占空比90%，每隔15min，电流递增5a至180a，偏压递增-5v直至-130v，占空比递减5%直至20%，稳定后共计沉积6h，获得20μm厚的超厚zr/ti/ti35的成分循环涂层（zr-ti-titi35）。
58.经检测，本实施例制备的超厚涂层表面平整致密，内部无明显缺陷，膜基界面结合良好，未见膜基开裂现象。
59.以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据本发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。

技术特征：
1.一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材安装于镀膜机中，得到装有靶材的镀膜机；步骤二、将基材依次进行喷砂、超声清洗和吹干，然后通过工装夹具装入步骤一中得到的装有靶材的镀膜机中后对基材进行预处理，得到装有预处理基材的镀膜机；步骤三、将步骤二中得到装有预处理基材的镀膜机中抽真空后对预处理基材进行清洗，得到洁净基材；所述清洗为高偏压轰击清洗或iet刻蚀清洗；步骤四、将步骤三中得到的洁净基材依次沉积zr金属过渡层和ti/ti35耐蚀功能层，在洁净基材表面得到超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层。2.根据权利要求1所述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤一中所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材均为通过热等静压或喷涂的方法制备的高密度靶材，所述装有靶材的镀膜机中安装有4组~20组核级ti35靶材，2组~5组核级zr靶材，2组~10组核级ti靶材，所述核级zr靶材、核级ti靶材和核级ti35靶材的质量纯度均不小于99.9%。3.根据权利要求1所述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤二中所述基材为核级不锈钢、核级钛合金或核级锆合金，所述基材固定在镀膜机的真空室内的二维或三维旋转样品架上，所述预处理的过程为：保持靶基距为150mm~270mm，对镀膜机的真空室内抽真空至背底真空度为7.0
×
10-4
pa~5.0
×
10-3
pa，调节样品架的电机转速度为2r/min~7r/min，真空室内加热至100℃~350℃后保温1h~3h。4.根据权利要求1所述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤三中所述高偏压轰击清洗或iet刻蚀清洗的过程为：在镀膜机的真空室内通入高纯氩气并维持真空度为0.5pa~3pa，采用高频高压引弧或机械引弧打燃核级zr靶材，弧靶电流80a~200a，对基材施加-600v~-800v的偏压，占空比60%~80%，清洗时间为10min~30min，削减基材表层厚度为20nm~600nm；所述氩气的质量纯度不小于99.99%。5.根据权利要求1所述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤四中所述沉积zr金属过渡层和ti/ti35耐蚀功能层的过程为：步骤101、在镀膜机的真空室内通入高纯氩气并维持真空度为0.5pa~3pa，采用机械引弧或高频高压引弧打燃核级zr靶材，电流80a~150a，调节偏压至-100v~-150v，占空比40%~60%，沉积时间为5min~30min，得到厚度为300nm~2μm的zr金属过渡层；步骤102、逐个熄灭核级zr靶材并对应的逐个打开核级ti靶材，并保持弧电流80a~200a，偏压-80v~-150v，占空比20%~80%，沉积时间为2min~30min，得到厚度为500nm~5μm的ti层；步骤103、调整核级ti靶与核级ti35靶参数，沉积共3h~12h，得到厚度为10μm~40μm的超厚zr/ti/ti35涂层。6.根据权利要求5所述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤103中所述沉积的过程为：熄灭核级ti靶，打开核级ti35靶沉积ti35梯度层，将偏压从-120v~-140v每隔10min~50min降低-3v~-5v直至-80v，或反向升高偏压即偏压从-80v每隔10min~50min升高-3v~-5v直至-120v~-140v，将占空比从20%每隔10min~50min升高2%~5%直至60%~80%，或反向降低占空比即占空比从60%~80%每隔10min~50min降低2%~5%直至20%。
7.根据权利要求5所述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤103中所述沉积的过程为：熄灭核级ti靶，将核级ti35靶材弧电流设定为150a~200a，偏压在-80v~-140v和占空比在20%~80%循环变换1次~5次，1次所述循环变换的过程为将偏压每隔3min~5min升高-2v~-5v直至-140v然后每隔3min~5min降低-2v~-5v直至-80v，将占空比从20%每隔3min~5min升高2%~5%直至60~80%然后每隔3min~5min降低2%~5%直至20%，1次所述循环变换的周期为90min~300min。8.根据权利要求5所述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤103中所述沉积的过程为：熄灭核级ti靶，打开核级ti35靶材以弧流120a~200a，偏压-80~-140v，占空比20%~90%沉积ti35涂层5min~15min，然后关闭核级ti35靶材，打开核级ti靶，以弧流120a~200a，偏压-80~-140v，占空比20%~90%沉积ti层2min~10min，并循环以上过程5次~100次。9.根据权利要求5所述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤103中所述沉积的过程为：同时开启核级ti靶和核级ti35靶，逐渐降低核级ti靶材参数直至熄灭，逐步提升高核级ti35靶材参数直至饱和，具体操作为，将核级ti靶初始设定为电流150a~200a，偏压-140v，占空比20%，每隔5min~15min，降低电流10a，偏压降低-5v，占空比升高5%，直至自然熄灭，核级ti35靶材，弧源初始条件给予80a，偏压-80v，占空比90%，每隔10min~20min，电流递增5a，直至150a~200a，偏压递增-5v直至-130v，占空比递减5%直至20%。10.根据权利要求1所述的一种核用超厚zr/ti/ti35耐蚀涂层的制备方法，其特征在于，步骤四中所述沉积zr金属过渡层采用多弧离子镀的方式，所述沉积ti/ti35耐蚀功能层采用多弧离子镀，高功率脉冲磁控溅射，直流磁控溅射，射频磁控溅射或蒸发镀的方式。

技术总结
本发明公开了一种核用超厚Zr/Ti/Ti35耐蚀涂层的制备方法，包括以下步骤：一、将核级靶材安装于镀膜机中；二、将基材喷砂、超声清洗和吹干，然后装入镀膜机中进行预处理；三、将装有预处理基材的镀膜机中抽真空后进行清洗，得到洁净基材；四、将洁净基材依次沉积Zr金属过渡层和Ti/Ti35耐蚀功能层，在洁净基材表面得到超厚Zr/Ti/Ti35耐蚀涂层。本发明采用物理气相沉积技术制备的大厚度Zr/Ti/Ti35涂层组织结构均匀致密，整体贯穿性缺陷少，可在沸腾浓强酸腐蚀介质中，对低成本不耐蚀的基体材料产生30年以上的表面防护作用，大幅降低核材料主体的成本，不仅适用于核化工，还可推广至民用材料的表面强化。料的表面强化。料的表面强化。


技术研发人员：胡小刚 薛力源 高志文 江海霞 刘刚 邱龙时
受保护的技术使用者：西安稀有金属材料研究院有限公司
技术研发日：2023.08.07
技术公布日：2023/9/22