[發明專利]一種大氣等離子噴涂制備Al/(Y

在審

• 申請號: 201910812964.9
• 申請日: 2019-08-30
• 公開（公告）號: CN110616397A
• 公開（公告）日: 2019-12-27
• 發明（設計）人: 熊天英;沈艷芳;崔新宇;王吉強;李寧;唐俊榕;陶永山
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: C23C4/134
• 分類號: C23C4/134;C23C4/06
• 代理公司: 21002 沈陽科苑專利商標代理有限公司
• 代理人: 于曉波

本發明公開了一種大氣等離子噴涂制備Al/(Y₂O₃?ZrO₂)復合涂層的方法，屬于熱噴涂涂層技術領域。該方法選擇原料為Al粉、Y₂O₃粉和ZrO₂粉，對鋁合金基體表面進行預處理后，采用大氣等離子噴涂技術在基體表面進行噴涂，制備Al/(Y₂O₃?ZrO₂)復合涂層；噴涂參數：噴涂距離50?150mm，所用燃氣為丙烷，助燃氣為氧氣，送粉氣為氮氣時，其氣體流量分別為20?80mL/min，200?400mL/min和20?80mL/min，顆粒直徑3?70μm。本發明制備的Al/(Y₂O₃?ZrO₂)涂層結構致密，孔隙率低，在0.5％?5％之間。涂層與鋁合金基體之間結合良好，結合強度達到20?80MPa。

技術領域

本發明涉及熱噴涂技術領域，具體涉及一種大氣等離子噴涂制備Al/(Y₂O₃-ZrO₂)復合涂層的方法。

背景技術

鋁合金具有良好的塑韌性及高延展性，但因其硬度低且耐磨性能較差，這限制了其在汽車、航空航天中的應用。顆粒增強鋁基復合材料能提高復合材料的硬度及耐磨性能，但陶瓷顆粒的加入也會導致鋁合金的塑韌性及延展性的降低。

目前，IC裝備關鍵零部件面臨著許多新的挑戰，以刻蝕機反應腔為例，一方面對刻蝕腔室內的潔凈度要求越來越高，另一方面，刻蝕用強腐蝕性氣體和越來越高的等離子體轟擊能量，產生出高強的腐蝕環境，處于其中的金屬零件會產生嚴重的腐蝕，釋放出金屬離子或粒子污染腔體，導致芯片電路短路。

傳統的IC裝備零部件多采用陽極氧化鋁涂層進行防護。由于零部件處于強的腐蝕性環境和離子轟擊交互作用狀態，一旦因腐蝕而產生金屬離子溶出造成系統污染，損失將無法估量。研究表明，氧化釔涂層比氧化鋁具有更好的抗等離子體沖蝕性能，且具有更長的使用壽命，因此成為IC裝備零部件防護用的新型涂層。除了刻蝕機以外，氧化釔涂層在其它IC裝備零部件中也有巨大的應用價值。

大氣等離子噴涂是利用丙烷、丙烯等碳氫系燃氣或航空煤油、酒精等液體燃料與高壓氧氣在燃燒室或特殊噴嘴中燃燒產生高溫高壓焰流，其溫度可達3200℃，速度可達1500m/s以上，將粉末沿軸向或徑向送入等離子中，產生熔化或半熔化粒子，其高速撞擊在基體表面上形成涂層。由于噴涂顆粒以超音速飛行而撞擊到基體表面，所噴涂涂層的結合強度、密度和硬度都非常高。目前，國內還沒有大氣等離子噴涂制備Al/(Y₂O₃-ZrO₂)涂層的研究報道，該工作對于高純度、高致密性Al/(Y₂O₃-ZrO₂)涂層的研制具有重要意義。

發明內容

本發明的目的在于提供一種大氣等離子噴涂制備Al/(Y₂O₃-ZrO₂)復合涂層的方法，可在IC裝備關鍵零部件內表面制備Al/(Y₂O₃-ZrO₂)防護涂層。

為了實現上述目的，本發明所用的技術方案如下：

一種大氣等離子噴涂制備Al/(Y₂O₃-ZrO₂)復合涂層的方法，該方法是在鋁合金基體表面制備Al/(Y₂O₃-ZrO₂)復合涂層，具體包括如下步驟：

(1)選擇原料粉為Al粉、Y₂O₃粉和ZrO₂粉，并將Y₂O₃粉和ZrO₂粉均勻混合在一起形成混合粉體；