[發明專利]一種先進陶瓷層的制備方法

在審

• 申請號: 201910453200.5
• 申請日: 2019-05-28
• 公開（公告）號: CN110218965A
• 公開（公告）日: 2019-09-10
• 發明（設計）人: 徐俊陽;李加
• 申請（專利權）人: 沈陽富創精密設備有限公司
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/02;C23C4/11
• 代理公司: 沈陽優普達知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 俞魯江

本發明涉及一種先進陶瓷層的制備方法，該技術制備的陶瓷層主要應用于耐腐蝕的環境。該方法主要包括以下步驟：(1)對需要噴涂的部件進行前處理；(2)將細小顆粒甚至是納米級顆粒溶于液體中，形成懸浮液；(3)利用大氣等離子噴涂技術，結合懸浮液，在零件表面制備一層陶瓷層。采用該方法制備的先進陶瓷層，具有明顯的技術優勢。該方法，最大限度地保留了細小顆粒的本身優良性能，所獲得的涂層致密性極好，孔隙率低，耐腐蝕性非常好，硬度高。在防止零部件耐腐蝕性方面具有突出的功能。

技術領域

本發明屬于熱噴涂方式制備陶瓷層領域，特別是將該陶瓷層應用于半導體設備領域。

背景技術

伴隨著半導體設備的快速發展，刻蝕腔內的刻蝕氣體對零部件的腐蝕程度要求越來越高，這也就要求半導體零部件的耐腐蝕性越來越強。而在半導體設備刻蝕腔內，大多數零件是鋁制零件，為了提高鋁制零部件的耐腐蝕性，最開始采用陽極氧化的方式來提高其耐腐蝕性。后來，隨著技術的發展，發現釔的耐腐蝕性比鋁的更好，繼而出現了熱噴涂氧化釔陶瓷層的方式來提高其耐腐蝕性。但是熱噴涂氧化釔陶瓷層，只能噴涂顆粒直徑在10μm以上的氧化釔粉末，對于細小顆粒，由于在顆粒太小，在噴涂過程中無法匯聚在焰流中心，不能形成涂層，這樣不僅限制了細小粉末的應用，還使獲得的涂層缺少了細小粉末的優良性能。

另一方面，陶瓷層越致密，刻蝕氣體越難侵入到涂層內部，涂層的耐腐蝕性就越強。而細小顆粒由于其顆粒直徑小，所以形成的涂層更致密。為了獲得更致密的陶瓷層，能夠實現細小顆粒的噴涂是非常有必要的。因此，本發明的目的是為了解決噴涂細小顆粒的難題，獲得更致密的先進陶瓷層，以解決鋁制零部件耐腐蝕性不夠的問題。

發明內容

本發明的目的在于制備一種先進陶瓷層，主要是將細小顆粒甚至納米級顆粒溶于液體中，并添加防固劑，防止顆粒團聚，形成懸浮液。再利用大氣等離子噴涂技術和懸浮液送漿器連接，送漿器內有攪拌棒，不斷地攪拌懸浮液，防止顆粒沉入溶液底部，將細小顆粒甚至納米顆粒噴涂到零件表面，形成一層先進的陶瓷層。該陶瓷層可以是以釔為基礎的陶瓷層或者氧化鋁陶瓷層。制備該先進陶瓷層的方法所具有的優點是，一方面突破了噴涂10μm一下甚至納米顆粒的技術難點；另一方面，所獲得的陶瓷層致密性更高，所具有的耐腐蝕性更強。因此，采用本發明技術制備的先進陶瓷層具有高致密、低空隙、高硬度的優良性能，應用在鋁制零部件表面，可以大幅度地提高鋁制零部件的使用壽命，使其能夠滿足先進半導體設備對零部件的耐腐蝕要去。

為了實現上述目的，本發明采用的技術方案是：

(1)噴涂前，將不需要噴涂的地方進行遮蔽保護，將需要噴涂的地方進行噴砂或激光紋理處理，以增加零件表面粗糙度；

(2)將顆粒直徑小于10μm的細小顆粒甚至是納米級顆粒溶于液體中，并添加防凝固劑，防止顆粒團聚；

(3)再用大氣等離子噴涂技術將懸浮液中的顆粒噴涂到零件表面，形成一層致密的先進陶瓷層；該陶瓷層可以是氧化鋁陶瓷層或以釔為基礎的陶瓷層。

(4)噴涂后，測量陶瓷層厚度，將遮蔽保護去掉。

(5)采用本發明方法制備的先進陶瓷層保留了細小顆粒甚至納米顆粒的優良性能，制備的涂層致密極高，耐腐性強，硬度高的優良特點。

本發明的優點是：

1.本發明將細小顆粒甚至納米級顆粒溶于液體中，實現了噴涂細小甚至納米顆粒的技術。

2.本發明噴涂的先進陶瓷層，致密性極高，孔隙率低，孔隙率低于1％，能有效地防止刻蝕氣體侵入到涂層內部，使得涂層的耐腐蝕性更高。

3.本發明的陶瓷層應用在鋁制零部件表面，可以解決現有零部件耐腐蝕性不足的問題，大大提高了鋁制零部件的使用壽命。

附圖說明

圖1為普通噴涂氧化釔涂層，放大400倍的截面的SEM照片；