[發明專利]一種Al/AlN復合涂層及其制備方法

有效

• 申請號: 201910588366.8
• 申請日: 2019-07-02
• 公開（公告）號: CN110158018B
• 公開（公告）日: 2021-06-15
• 發明（設計）人: 鄧子謙;宋琛;毛杰;劉敏;牛少鵬;張小鋒;鄧春明
• 申請（專利權）人: 廣東省新材料研究所
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/067;C23C4/02
• 代理公司: 北京超凡宏宇專利代理事務所(特殊普通合伙) 11463
• 代理人: 徐麗

本發明公開了一種Al/AlN復合涂層及其制備方法。該Al/AlN復合涂層的制備方法：在氧氣含量小于200ppm的環境中，采用高功率等離子噴槍噴涂純Al粉，以N₂作為等離子工作氣體和反應氣體，通過高溫高速射流實現Al粉熔融或氣化和N₂離化，最終在基板沉積上Al/AlN復合涂層。本發明可以通過控制純Al粉末的粒徑尺寸、調節N₂含量和噴涂功率控制復合涂層中Al/AlN比，實現涂層的性能調控。本發明工藝簡單，沉積效率高，適用于大面積快速噴涂厚Al/AlN復合涂層。

技術領域

本發明涉及熱噴涂技術領域，且特別涉及一種Al/AlN復合涂層及其制備方法。

背景技術

AlN作為一種類金剛石氮化物，具有高熱導率、高強度、低密度、低膨脹系數等特點，AlN陶瓷在太陽能電池、半導體裝置、電路基板、密封裝置、研磨介質等場合具有廣泛的應用前景。為了改善AlN脆性大的缺點，通常往AlN中引入高熱機械性能的金屬Al相，形成復合相。

目前，國內外制備Al/AlN復合材料的方法主要有兩種：一種是高溫燒結，將氧化鋁和碳在N₂環境中高溫燒制或直接氮化金屬鋁來制備，該方法容易引入碳或氧化鋁雜質，且不易與基板復合使用；另一種方法是物理或化學氣相沉積，一般采用磁控濺射工藝直接在基板上制備Al/AlN涂層，該方法可制備純凈、致密的Al/AlN涂層，但其沉積效率低，難以沉積厚涂層，這會降低Al/AlN材料的性能。為了提高Al/AlN復合涂層沉積效率，一些研究者嘗試使用大氣等離子噴涂工藝制備直接噴涂AlN粉末制備Al/AlN復合厚涂層，但是噴涂得到的涂層性能不達標。

發明內容

本發明的目的在于提供一種Al/AlN復合涂層及其制備方法，克服了目前沉積效率低，難以沉積厚涂層，并且Al/AlN材料易被氧化而造成的性能下降的缺陷，提供一種Al/AlN復合涂層及其制備方法。

本發明解決其技術問題是采用以下技術方案來實現的。

本發明提供一種Al/AlN復合涂層的制備方法，包括以下步驟：采用超低壓等離子噴涂方法，在氧氣含量小于200ppm的環境中，通過等離子噴槍使Al粉熔融或氣化和N₂離化并促使兩者反應。

本發明還提供一種根據上述的制備方法制得的Al/AlN復合涂層，優選的，Al/AlN復合涂層的厚度為5～200μm。

本發明的有益效果是：

本發明提供了一種Al/AlN復合涂層及其制備方法，該方法可以簡單高效、低成本地制備厚Al/AlN復合涂層。此外，采用該方法可以通過調節工藝參數控制復合涂層中Al/AlN比，來實現涂層性能調控。

附圖說明

為了更清楚地說明本發明實施例的技術方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，應當理解，以下附圖僅示出了本發明的某些實施例，因此不應被看作是對范圍的限定，對于本領域普通技術人員來講，在不付出創造性勞動的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他相關的附圖。

圖1為本發明實施例中提供的Al/AlN復合涂層制備平臺示意圖；

圖2為本發明實施例1中制備的Al/AlN涂層截面形貌圖；

圖3為本發明實施例2中制備的Al/AlN涂層截面形貌圖；

圖4為本發明實施例1和2中Al/AlN涂層的XRD圖。

具體實施方式

為使本發明實施例的目的、技術方案和優點更加清楚，下面將對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述。實施例中未注明具體條件者，按照常規條件或制造商建議的條件進行。所用試劑或儀器未注明生產廠商者，均為可以通過市售購買獲得的常規產品。