[發明專利]一種在Al2

在審

• 申請號: 202011188724.5
• 申請日: 2020-10-30
• 公開（公告）號: CN112410742A
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 何霞文;李楊;張尚洲;葉倩文;畢永潔;王政偉;趙福帥;趙亞晴;姜曉雪
• 申請（專利權）人: 東莞市烽元科技有限公司;煙臺大學
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/18
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產權代理有限公司 11246
• 代理人: 陳波

本發明提供了一種在Al₂O₃陶瓷基體表面磁控濺射鍍納米級銅膜的方法，該方法通過磁控濺射在Al₂O₃陶瓷基體上鍍納米級銅膜，使得膜層對基體的保護性更好，實現了良好的導電性和膜基結合力；制備的鍍層致密、平整，硬度較高，耐磨性較好，磨損率下降，抗高溫氧化性增強，從而改善材料的顯微組織，提高材料的綜合性能，同時膜層具有良好的電學性能。

技術領域

本發明屬于金屬表面涂層技術領域，具體涉及一種在Al₂O₃陶瓷基體表面鍍銅金屬化的制備方法。

背景技術

Al₂O₃陶瓷基體是無機非金屬材料，熔點、硬度和化學穩定性很高，具有耐高溫、耐腐蝕、耐磨損、絕緣性好等特點，被廣泛用于制造日常生活制品和機械零件。隨著人們生活水平的日益提高，對Al₂O₃陶瓷材料性能的要求已不僅局限在使用性能方面，通過對其表面進行著色，在延長使用壽命的同時，獲得了優雅的外觀，大大拓寬了其應用范圍。而陶瓷表面金屬化結合了陶瓷良好的力學性能以及金屬材料優良的導電、導熱性能，不僅具有陶瓷材料的高強度和高耐磨性，耐高溫，以及熱膨脹系數小等優異性能，還具有金屬材料的塑性和韌性。

目前，陶瓷金屬化的方法有很多，電鍍、化學鍍、溶膠-凝膠法都可以用在Al₂O₃陶瓷基體上，其中使用最多的是化學鍍法，但是操作復雜，純度低，表面粗糙度大，致密性和結合力較差，易污染環境。而磁控濺射法是一種應用較廣的物理氣相沉積方法，設備簡單，而且能夠批量自動化生產。利用此技術不僅可以在基材表面沉積金屬膜、合金膜，而且可以沉積各種化合物、非金屬、半導體、陶瓷、塑料膜等。磁控濺射技術鍍金屬膜不僅具有操作簡單、對環境無污染、濺射溫度低、濺射速度快等特點，而且制備的金屬膜層純度高，結構均勻致密，與基材的結合強度高，同時膜層具有良好的電學性能，因此被廣泛應用于材料的表面改性。但基于磁控濺射處理的Al₂O₃陶瓷基體表面鍍銅的研究卻鮮有報道，因此研究Al₂O₃陶瓷表面磁控濺射鍍銅對工業的發展具有重要意義。

申請號為200610015536.6的中國專利公開了一種在SiC微顆粒表面磁控濺射鍍納米級銅膜的方法。針對當前顆粒上所鍍薄膜均勻性差、純度低和附著力弱的缺點，根據顆粒的本身特點，提出了一種能夠在顆粒表面沉積具有不同厚度金屬銅膜的新方法，可以顯著提高顆粒表面薄膜的均勻性、純度、致密性和附著力。申請號為200510029905.2的中國專利公開了一種SiC陶瓷顆粒表面化學鍍銅的方法，針對目前活化劑昂貴，預處理要求嚴格且不易操作，鍍層不均勻及施鍍不上銅等問題，提出了一種化學鍍銅的方法，簡單易行，價格低廉，制得的陶瓷顆粒表面銅鍍層包覆均勻。目前，采用磁控濺射方法在Al₂O₃陶瓷基體表面沉積銅膜的專利卻未曾報道，因此本發明對磁控濺射鍍納米級銅膜工藝進行研究，實現了膜層的良好導電性和膜基結合力。

發明內容

為了克服現有技術的不足，本發明提供了一種在Al₂O₃陶瓷基體表面沉積納米級銅膜的方法。該制備方法采用磁控濺射技術，通過改變真空室內的工作氣壓、濺射功率、溫度和濺射時間等工藝條件，在Al₂O₃陶瓷基體表面沉積金屬銅膜，制得均勻連續的膜層材料，強化了膜層間的結合力，并大大提升了膜層的硬度。

本發明的技術方案，一種在Al₂O₃陶瓷基體表面磁控濺射鍍納米級銅膜的方法，其包括以下步驟：

(1)基體處理：將Al₂O₃陶瓷基體在丙酮中用超聲波清洗10分鐘，然后再用乙醇進行超聲清洗2次，取出烘干；