塑性变形，并向外鼓出形成气泡，破坏阻田余层的效果(0.63丨6，2.1.而1^，1.31111，1.1^3.1&1，2.￥.311&11，In situ study of the initiat1n of hydrogen bubbles at the aluminium metal/oxide interface ,Nature Materials , 2015,10.1038:4336)。此外，最新研究还表明，氢可以较为容易地穿越石墨烯和BN等二维材料，且升温和加入催化剂可显著加速这一过程，这意味着传统观点认为的氢无法穿透不含缺陷的石墨烯等二维材料的阻H思路也行不通。
[0009](Algara-SiIIer,G.0.Lehtinen,F.C.Wang,R.R.Nair,U.Kaiser,H.A.Wu,A.K.Geim,1.V.Grigorieva,Square ice in graphene nanocapillaries,Nature,2015,519(7544):443)
[0010]同时，近年来，作为清洁、高效能源的氢能技术开发与研究已取得明显进展，为解决防氢渗透问题提供了重要参考。总之，这些新的认知和发现对很多与涉氢应用相关的未解之谜提供了重要的参考。因此，开展防氢渗透复合涂层的性能调控及机理研究，指导防氢渗透材料体系设计与相关技术开发，优化阻H涂层的性能、提高阻H涂层的可控性，已成为涉氢应用领域的研究热点。
【发明内容】
[0011]为克服现有技术的上述缺陷，本发明的目的是提供一种由基体/过渡层/储H缓冲层/SiC复合结构构成的阻氢渗透涂层。
[0012]本发明的另一目的是提出所述阻氢渗透涂层的制备方法。
[0013]实现本发明目的的技术方案为:
[0014]—种不锈钢用碳化硅阻氢渗透涂层，包括从不锈钢基体向上逐层布置的过渡层、储H缓冲层、阻氢层;所述过渡层由金属钛层和TiN层组成，所述渐变层为非晶态的SixC1-Dl>乂2 0.5，所述阻氢层为31(:。
[0015]其中，所述过渡层由Ti层和TiN层组成，其中Ti层厚100?300nm、TiN层厚200?500nm，所述储H缓冲层为非晶态的SixCh渐变层，1>χ 20.5，厚度I?4μπι，所述阻氢层厚度为500nm?Iym0
[0016]其中，所述不锈钢基体的材质为316L、304和321中的一种。
[0017]本发明所述不锈钢用碳化硅阻氢渗透涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤:
[0018]SI使用磁控溅射的方法制备过渡层Ti/TiN，首先以Ti靶为溅射靶材沉积金属Ti层，先预抽真空至10—5?10—3Pa，通入氩气进行直流溅射，电流为5?8A，工作真空为0.3Pa?0.6Pa，加热温度为150?300°C，靶基距为80?10mm;然后采用中频电源或射频电源溅射TiN 层；
[0019]S2在过渡层上面使用气相沉积法制备储H缓冲层，所述气相沉积法为物理气相沉积法或化学气相沉积法；
[0020]S3在储H缓冲层上使用气相沉积法制备SiC阻氢层，所述气相沉积法为物理气相沉积法或化学气相沉积法。
[0021]其中，SI中所述过渡层中TiN层的制备方法为:
[0022]在金属Ti层上面沉积TiN，先预抽真空至10—5?10—3Pa，通入氩气和氮气，
比为2-8，采用中频磁控溅射(采用中频电源)，电流为5?8A，工作真空为0.3Pa?0.6Pa，加热温度为150?300°C，靶基距为80?100mm。
[0023]或，SI中TiN层的制备方法为:先预抽真空至10—5?10—3Pa，通入氩气和氮气，Ar/N2流量比为2-8，溅射功率为100?200W(采用射频电源)，工作真空为0.3Pa?2Pa，加热温度为150?300°C，靶基距为80?100mm，厚度为200?500nm。
[0024]其中，S2中储H缓冲层的制备方法为:
[0025]采用纯硅靶材，先预抽真空至10—5?10—3Pa，然后通入Ar和C2H2混合气体进行中频磁控溅射，Ar/C2H2流量比为2?20，溅射电流为4?1A，溅射气压为0.3Pa?0.6Pa，加热温度为 150 ?300°C，靶基距80-100mm。
[0026]优选地，在渐变层镀制的过程中，通入的Ar流量不变，梯度增加溅射电流从4A至10A，或者梯度减少C2H2的气体流量，使Ar/C2H2流量比从2至20，共设置2?5个梯度，各梯度溅射电流保持10?20min，获得一个单层控制总厚度在I?4μπι。
[0027]或，S2中所述储H缓冲层的制备方法为:
[0028]先驱体原料为甲基三氯硅烷，载气为出，稀释气体是氩气，沉积温度1100?1300°C，MTS+H2流量从0.35L/min梯度上升到0.8L/min，稀释气Ar流量160L/h，稀释气H2流量从lL/min梯度上升到4L/min，共设置2?5个梯度，各梯度MTS+H2流量保持10?20min。
[0029]稀释气体为CVD中的工作气体，不参与反应。和MTS—起的氢气是载气，载气的作用是以一定的流速载带气体样品或经气化后的样品气体一起进入真空室，所以充当载气的氢气是同MTS—起进入，而充当稀释气体的氢气是从另外一个进气口进入。
[0030]其中，S3中所述SiC阻氢层的制备方法为:
[0031]采用纯硅靶材，先预抽真空至10—5?10—3Pa;然后通入Ar和C2H2混合气体进行中频磁控溅射，Ar/C2H2流量比为2?20，溅射电流为4?1A，溅射气压为0.3Pa?0.6Pa，加热温度为150?300°C，靶基距80?100mm。
[0032]或，S3中所述SiC阻氢层的制备方法为:
[0033]采用SiC靶材，先预抽真空至10—5?10—3Pa;然后通入Ar，溅射功率为120?160W，溅射气压为0.3Pa?0.6Pa，加热温度为300?600°C，靶基距80?100mm。
[0034]本发明的有益效果在于:
[0035]SiC是目前研究最多的硅化物阻H渗透涂层，且在工业上已得到应用，原因在于其有极高的硬度和耐磨性能，可以作为超硬涂层使用。SiC高温时首先与氧反应生成一层非常薄的致密S12钝化膜，使SiC具有良好的抗高温氧化性能，能够阻止SiC继续氧化。此外，非晶态SixC1-X薄膜中含有大量的C-和S1-悬挂键，能够起到储H的作用。二者结合，不仅起到阻H渗透的作用，更能够把穿过SiC阻H层的部分H进一步固定，且是化学键的结合，这样的结合更强，能够起到防氢渗透的效果。
[0036]基于阻H涂层在实际应用中面临的一系列挑战，在前期工作中我们有针对性地进行了预探索。不仅从理论方面研究SiC薄膜的低温生长机理、结构与氚的滞留、扩散与渗透的关系及其机制。同时，结合基体的表面处理与缓冲层，在远远低于316L不锈钢的回火温度下、在形状复杂的基体表面得到了厚度均匀、结合牢固的SiC薄膜，结构测试表明SiC薄膜具有优异的抗辐照、防氚渗透性能。
[0037]本发明提出用储H缓冲层与阻H涂层相结合，制备基体/过渡层/储H缓冲层/SiC复合结构的防氢渗透性涂层。在抗辐照的阻H涂层SiC薄膜基础上，采用气相沉积技术制备储H缓冲层SixCh渐变层，利用SixCh渐变层中存在的大量捕捉氢能力极强的C-和S1-悬键，优化基体/过渡层/储H缓冲层/SiC复合结构的防氢渗透性能、提高其可控性。
【附图说明】
[0038]图1为本发明的涂层结构图。
【具体实施方式】
[0039]以下【具体实施方式】用于说明本发明，但不应理解为对本发明的限制。
[0040]磁控溅射的设备为TRX-750真空磁控溅射设备，北京天瑞星光热技术开发有限公司制。化学气相沉积的设备型号为NEE-4000(M)电子束蒸发系统，那诺中国有限公司产。
[0041]实施例中，如无特别说明，所用技术手段为本领域常规的技术手段。
[0042]实施例1:
[0043]选择在奥氏体不锈钢316L的基体上镀制过渡层Ti/TiN，采用中频磁控溅射的方法制备，首先镀制金属Ti，设置本底真空I X 10—3Pa，工作气压0.6Pa，氩气流量120sccm，Ti靶电流8A，电压550V，靶基距为80mm，时间lOmin，制得得钛层厚度为200nm左右。金属Ti的基础上沉积TiN，本底真空I X 10—3Pa,工作气压0.6Pa,氩气流量120sccm,氮气流量15sccm, Ti革巴电流8A，电压530V，靶基距为80mm，时间20min，厚度为350nm左右。
[0044]采用CVD法制备储H缓冲层，具体参数如下:
[0045]先驱体原料为MTS，载气为H2 (其纯度99.8%),稀释气体是氩气，沉积温度1100°C，MTS+H2流量从第一梯度0.35L/min，第二梯度0.45L/min，第三梯度0.6L/min，第四梯度0.81^/!11；[11，上升到0.817111；[11，每个梯度停留15111；[11，41'(稀释)流量1601711，!12(稀释)流量从lL/min梯度上升到4L/min，控制得到的渐变层厚度1.5μηι。
[0046]采用化学气相沉积法制备SiC阻氢层:采用三氯甲基硅烷(MTS)为原料，工艺条件为:温度 1100°C，MTS+H2 流量 0.3L/min、H2 (稀释)流量 0.5L/min、Ar 流量 0.8L/min ；炉压 3kPa，制得Si C阻氣层厚度I 。
[0047]