[發(fā)明專利]一種超純、超厚、致密鋁膜的制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202210016976.2
• 申請日: 2022-01-08
• 公開（公告）號: CN114481067B
• 公開（公告）日: 2022-11-29
• 發(fā)明（設計）人: 何向軍;張少杰
• 申請（專利權(quán)）人: 沈陽富創(chuàng)精密設備股份有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/14;C23C14/58
• 代理公司: 沈陽優(yōu)普達知識產(chǎn)權(quán)代理事務所(特殊普通合伙) 21234
• 代理人: 孫奇

本發(fā)明是關(guān)于一種超純、超厚、致密鋁膜的制備方法，該方法采用磁控濺射技術(shù)加離子干預(離子鍍)的方式在金屬(或合金材料)表面形成厚度可以大于50μm的超厚鋁膜(或鋁涂層)，其膜層孔隙率小于1％，膜層純度大于99％，與待鍍工件具有良好的界面結(jié)合力。本發(fā)明可用于3C等領(lǐng)域部件的裝飾、半導體設備領(lǐng)域及集成電路設備等領(lǐng)域金屬(或合金)部件的表面處理。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于材料表面處理工業(yè)領(lǐng)域，特別是涉及在金屬(或合金)待鍍工件表面超厚、超純、致密鋁膜的制備方法。

背景技術(shù)

鋁膜(鋁涂層)由于具有包括可見光頻帶在內(nèi)的高的中性反射特性、良好導電性、優(yōu)良的耐蝕性和經(jīng)濟性被廣泛應用于反射鏡、塑膠及金屬表面金屬化裝飾及電磁屏蔽、導電和耐蝕等功能膜層。

但隨著技術(shù)發(fā)展，在一些特別應用場景，對基材表面鋁膜的厚度、鋁膜表面平整度、鋁膜的純度要求越來越高，以滿足在超潔凈環(huán)境、高耐腐蝕性能、高導電性的應用環(huán)境以及需要對鋁膜進行特別后處理的需要；由于鋁的熔點較低，再結(jié)晶溫度較低，而且表面極易氧化，制備超純、超厚、致密且與基體具有良好的界面結(jié)合力、表面具有很好平整度(光潔度)的鋁膜是急需要解決的問題；

目前金屬表面制備鋁膜層主要有以下幾種方法：1、冷噴涂，2、熔射噴涂，3真空鍍膜，其中冷噴涂是由超音速氣、固兩相氣流將涂層粉末擊射到基板形成涂層，可實現(xiàn)高速粒子在完全固態(tài)下沉積，冷噴涂的方法制備純鋁膜層可以得到較厚的膜層(如圖1所示)，但涂層厚度不均勻，有較多孔隙，且涂層連續(xù)性能較差，邊角無法膜層結(jié)合力較差，邊緣處無法上膜。

熔射噴涂是將噴涂材料加熱到熔融或半熔融狀態(tài)，然后通過高速氣流使其霧化，然后噴射、沉積到工件表面。該法可以得到較厚的膜層(如圖2所示)，膜層連續(xù)性能較好，側(cè)壁可以正常上膜，但膜層均勻性較差有較多孔隙，膜層致密性能較差，且噴涂溫度較高，易造成基材材質(zhì)發(fā)生擴散，導致膜層成分含有C原素等雜質(zhì)，膜層純度不足。

上述兩種噴涂方法雖然鋁膜的厚度可以達到要求，但由于其本身在大氣中進行，而且由于是以“顆粒”的形式“堆積”形成涂層(粉料或者是霧化的顆粒)導致涂層的純度、致密度、表面平整度(光潔度)等均難以滿足“一些精密”場景對鋁膜日益提高的要求，而且涂裝無法在復雜表面形成均勻膜層(例如尖角處)；

不同于噴涂屬于“厚膜”領(lǐng)域，真空鍍膜屬于“薄膜”領(lǐng)域，是在高真空環(huán)境下在原子級水平上進行材料合成的技術(shù)，鋁膜大多采用傳統(tǒng)的真空鍍膜方式中的蒸發(fā)或濺射的形式，雖然膜層的純度較高，但目前人們研究和制備的純鋁膜主要是厚度為幾十到幾百納米之間的純鋁薄膜,其在特別情況下最大厚度一般也不超過3微米；

因此,上述傳統(tǒng)的鋁膜層制備方法,由于受到本身的局限性的限制及其諸多的缺陷,不能完全滿足特別應用場景下對超純、超厚致密的鋁膜層的需要而亟待加以進一步改進。本發(fā)明人基于真空鍍膜工藝研發(fā)經(jīng)驗及專業(yè)知識,積極加以研究創(chuàng)新。經(jīng)過不斷的研究、設計，并經(jīng)反復試作樣品及改進后，終于創(chuàng)設出確具實用價值的本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，克服現(xiàn)有超厚鋁膜制備方法中存在的缺陷，提供一種超純、超厚、致密鋁膜的制備方法，所要解決的技術(shù)問題是鋁膜的厚度大于50微米的同時，鋁膜具有超高純度、表面平整、膜層致密；而且適用于復雜的工件表面。

為實現(xiàn)本發(fā)明的目的采用如下技術(shù)方案：

一種超純、超厚、致密鋁膜的制備方法，包括如下步驟：

步驟1)真空室環(huán)境要求，首先使真空室的真空度達到10^-2Pa～10^-4Pa,然后在真空室內(nèi)通入惰性氣體，使其真空度達到10Pa～10^-1Pa；

步驟2)真空室內(nèi)安裝電極，電極連接脈沖電源，在真空室內(nèi)形成低溫輝光放電等離子體，同時待鍍工件連接直流偏壓電源，工件加直流負偏壓，待鍍工件在等離子體中進行原位濺射清洗；