[發(fā)明專利]一種多層交替低紅外發(fā)射率耐腐蝕薄膜及其制備方法

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• 申請日: 2022-06-16
• 公開（公告）號: CN114934262A
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 崔錦文;張磊;楊哲一;崔雄華;王弘喆
• 申請（專利權(quán)）人: 西安熱工研究院有限公司
• 主分類號: C23C14/35
• 分類號: C23C14/35;C23C14/34;C23C14/02;C23C14/06;C23C14/18
• 代理公司: 蘇州國誠專利代理有限公司 32293
• 代理人: 楊淑霞

本發(fā)明公開一種多層交替低紅外發(fā)射率耐腐蝕薄膜及其制備方法，該薄膜的層數(shù)為不小于3的奇數(shù)，薄膜包括若干層TiN薄膜和Cr薄膜，薄膜的最內(nèi)層和最外層均為TiN薄膜，相鄰兩層TiN薄膜之間設(shè)置有一層Cr薄膜，薄膜各層厚度可相同或不同。本發(fā)明采用本身具有相對較低發(fā)射率的TiN薄膜作為表面層和阻擋層，既能降低薄膜的紅外發(fā)射率，又能起到耐磨耐腐蝕和阻礙元素擴(kuò)散的作用，從而保護(hù)薄膜不受化學(xué)和機(jī)械損傷，采用金屬Cr層作為內(nèi)部發(fā)射層，通過其對紅外輻射具有很高的反射率，從而降低薄膜的紅外發(fā)射率，層與層之間結(jié)合良好，通過調(diào)控磁控濺射工藝參數(shù)調(diào)控薄膜的層數(shù)和各層的厚度，能夠增加反射的能量，進(jìn)一步降低薄膜的紅外發(fā)射率。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于薄膜制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種多層交替低紅外發(fā)射率耐腐蝕薄膜及其制備方法。

背景技術(shù)

在高溫情況下，高溫金屬部件表面形成的氧化物會影響其表面輻射特性，導(dǎo)致其向低溫部件熱輻射傳導(dǎo)增多。為了保護(hù)低溫部件，降低高溫金屬部件對低溫部件的熱輻射，在高溫金屬部件表面沉積低紅外發(fā)射率薄膜是控制紅外輻射傳導(dǎo)的有效手段，不僅成本低，而且增重也小。

近年來，Cr、Pt和Au等單層金屬薄膜被用作低發(fā)射率薄膜材料，并應(yīng)用于高溫部件的熱輻射控制。然而，在高溫環(huán)境下，薄膜表面形成的氧化物和基底元素擴(kuò)散會使這種單層結(jié)構(gòu)薄膜的紅外發(fā)射率值急劇增加而失效。此外，相比陶瓷薄膜優(yōu)異的耐腐蝕性能，該金屬薄膜有限的耐腐蝕性也限制了其應(yīng)用范圍。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的技術(shù)問題，本發(fā)明的目的在于提供一種多層交替低紅外發(fā)射率耐腐蝕薄膜及其制備方法。

為實(shí)現(xiàn)上述目的，達(dá)到上述技術(shù)效果，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種多層交替低紅外發(fā)射率耐腐蝕薄膜的制備方法，包括以下步驟：

步驟1，先對基底利用砂紙進(jìn)行機(jī)械打磨，再進(jìn)行拋光處理，直至表面無明顯的劃痕，呈鏡面；

步驟2，將經(jīng)步驟1得到的基底浸入乙醇溶液中進(jìn)行超聲波激勵，再浸入去離子水中進(jìn)行超聲波清洗；

步驟3，將經(jīng)步驟2得到的基底表面用顯微鏡專用鏡頭紙擦拭干凈后在鼓風(fēng)干燥箱中進(jìn)行烘干處理；

步驟4，將經(jīng)步驟3得到的基底置于磁控濺射儀的中央樣品臺上，在靶基座上裝上Ti靶和Cr靶，關(guān)閉濺射室，確認(rèn)各環(huán)節(jié)無誤后，進(jìn)行真空抽取；

步驟5，當(dāng)步驟4中的真空達(dá)到背景真空6.0×10^-4Pa后，打開氬氣閥門，通入氬氣，然后分別打開Ti靶和Cr靶直流電源，對Ti和Cr靶材進(jìn)行預(yù)濺射，除去Ti和Cr靶材表面附著的雜質(zhì)；

步驟6，當(dāng)步驟5中的預(yù)濺射結(jié)束后，打開氮?dú)忾y門，通入氮?dú)猓蜷_Ti靶直流電源，進(jìn)行反應(yīng)磁控直流濺射，鍍制TiN薄膜；

步驟7，當(dāng)步驟6中的濺射結(jié)束后，關(guān)閉氮?dú)忾y門，進(jìn)行真空抽取，把濺射室中的氮?dú)獬橥旰螅蜷_Cr靶直流電源，磁控直流濺射鍍制Cr薄膜；

步驟8，重復(fù)步驟6～7，直到達(dá)到所需的薄膜層數(shù)，制備出所需多層交替低紅外發(fā)射率耐腐蝕薄膜。

進(jìn)一步的，步驟1中，基底材料為高速鋼或不銹鋼，尺寸為1～6cm的正方形薄片，分別用由粗到細(xì)的砂紙進(jìn)行機(jī)械打磨，然后拋光處理。

進(jìn)一步的，步驟2中，乙醇溶液超聲波激勵時間為5～10min，去離子水超聲波清洗時間為10～20min。

進(jìn)一步的，步驟3中，基底在鼓風(fēng)干燥箱中的烘干溫度為50～80℃，烘干時間為60～100min。