[發明專利]一種鋼基材表面Al2O3涂層的原子層沉積制備方法

在審

• 申請號: 201810524580.2
• 申請日: 2018-05-28
• 公開（公告）號: CN108677164A
• 公開（公告）日: 2018-10-19
• 發明（設計）人: 張洪國;雷曼;鄭委
• 申請（專利權）人: 滁州國凱電子科技有限公司
• 主分類號: C23C16/40
• 分類號: C23C16/40;C23C16/455;C23C16/56
• 代理公司: 江蘇斐多律師事務所 32332
• 代理人: 袁敏

1.一種鋼基材表面Al₂O₃涂層原子層沉積制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

(1)原子層沉積非晶氧化鋁：將鋼基材表面進行前處理后，放入原子層沉積腔中，采用原子層沉積工藝在鋼基材表面制備一層均勻致密、與鋼基材結合良好的非晶氧化鋁涂層；

(2)熱處理：將覆有非晶氧化鋁涂層的鋼基材工件，放入保護氣氛中熱處理，以獲得結晶型Al₂O₃陶瓷涂層。

2.如權利要求1所述的鋼基材表面Al₂O₃涂層原子層沉積制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，前處理具體為：將鋼基材依次用120目、240目、800目、1200目、2000目砂帶機械拋光，然后分別用乙醇和丙酮超聲清洗。

3.如權利要求1所述的鋼基材表面Al₂O₃涂層原子層沉積制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，原子層沉積工藝具體為：

(1)對腔體、管道、鋼基體工件進行加熱；然后進行前驅體源的沉積，每次沉積之后用氮氣(純度清洗腔室，所述的前驅體源為鋁源和氧源；

(2)循環上述步驟(1)，實現氧化鋁涂層的沉積。

4.如權利要求3所述的鋼基材表面Al₂O₃涂層原子層沉積制備方法，其特征在于，所述的步驟(1)還包括在前驅體源沉積和清洗步驟之間引入暴露過程，暴露時間為5s～40s。

5.如權利要求3所述的鋼基材表面Al₂O₃涂層原子層沉積制備方法，其特征在于，所所述鋁源為三甲基鋁(TMA)，氧源為水(H2O)。

6.如權利要求3所述的鋼基材表面Al₂O₃涂層原子層沉積制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中，鋼基材加熱溫度100℃～300℃。

7.如權利要求3所述的鋼基材表面Al₂O₃涂層原子層沉積制備方法，所述前驅體源沉積的脈沖時間為0.01s～0.2s，氮氣的流量為20sccm～150sccm，氮氣純度為99％以上，清洗時間為2s～60s。

8.如權利要求1所述的鋼基材表面Al₂O₃涂層原子層沉積制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的熱處理溫度為400～800℃，熱處理氣氛為氮氣或者氬氣，熱處理時間為0.5～2小時。

9.如權利要求1所述的鋼基材表面Al₂O₃涂層原子層沉積制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的Al₂O₃陶瓷層厚度在0.1～5μm范圍內。

10.如權利要求1所述的鋼基材表面Al₂O₃涂層原子層沉積制備方法，其特征在于，所述鋼基材為奧氏體鋼或核能系統使用的低活化鐵素體/馬氏體鋼(RAFM鋼)或T91鋼。