一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法与流程

1.本发明涉及溅射镀膜机领域，更具体地说，它涉及一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法。


背景技术：

2.溅射镀膜技术是物理气相沉积的一种，是在低压气体条件下，利用高能粒子轰击靶材表面，使靶材表面的材料粒子获得能量并逸出，这些粒子带有一定的动能，沿一定的方向运动至基片表面而沉积形成膜层。但是，溅射过程中这些粒子除了向基片表面运动外，也不可避免的向镀膜机的四周运动，并在镀膜机的腔体表面沉积形成膜层，随着镀膜时间的增加，镀膜机腔体表面的膜层不断增厚，膜层内部应力也不断增大，当膜层内部应力过大时，膜层便会脱落，掉落至基片上影响镀膜质量。
3.为了保护镀膜机腔体，同时为了保障基片镀膜膜层质量，镀膜机腔体内需安装不锈钢防护罩，但防护罩表面必须制备一层绝缘并且可有效吸附沉积溅射粒子的陶瓷涂层，目前一般采用等离子喷涂方法制备氧化铝绝缘涂层，优势是喷涂沉积效率高，涂层结合强度高，吸附能力强，绝缘性能好，但熔融氧化铝粒子直接喷涂沉积在不锈钢表面时，容易造成不锈钢表面出现微熔融区域，导致不锈钢微熔融区域成分发生变化，电极电位降低，容易锈蚀，导致氧化铝涂层表面出现fe2o3锈蚀黄点，并且涂层的绝缘性能容易受到环境湿度的影响。
4.因此，如何在溅射镀膜机腔体防护罩表面制备无锈蚀黄点，且绝缘性能不受环境湿度影响的陶瓷绝缘涂层成为迫切需要解决的技术难题。


技术实现要素：

5.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，具有适宜的厚度及粗糙度，绝缘性能不易受空气湿度的影响，能够有效吸附溅射镀膜材料，防护罩陶瓷绝缘涂层吸附镀膜材料过厚时可以去除旧涂层重新喷涂制备陶瓷绝缘涂层，可实现防护罩的循环使用，具有良好的应用前景。
6.本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，包括以下步骤，
7.s1、去除防护罩表面的氧化铝涂层；
8.s2、喷砂粗化表面，并清除表面灰尘；
9.s3、采用等离子喷涂设备通过机械手程序控制喷涂conicraly中间过渡层及氧化铝面层；
10.s4、采用干燥压缩空气吹扫清除涂层表面的粉尘；
11.s5、采用弱碱性纳米铝溶胶进行涂层封孔。
12.本发明进一步设置为：在s3步骤中，中间过渡层涂层厚度20～50μm。
13.本发明进一步设置为：在s3步骤中，面层涂层厚度130～300μm。
14.本发明进一步设置为：中间过渡层喷涂工艺：conicraly合金粉，粉体粒度15～45μm，喷涂线速度500～800mm/s，搭道3.5～4mm，电压55～70v，喷涂电流500～550a，距离110～150mm，氩气流量40～45l/min，氢气流量4.0～5.0l/min，送粉克数30～40g/min。
15.本发明进一步设置为：面层喷涂工艺：氧化铝粉，氧化铝含量≥99.9wt.％，粉体粒度15～35μm，喷涂线速度700～800mm/s，搭道3.5～4mm，电压65～70v，喷涂电流580～600a，距离100～120mm，氩气流量40～55l/min，氢气流量5.0～7.0l/min，送粉克数20～30g/min。
16.本发明进一步设置为：在s3步骤的喷涂过程中，工件温度控制在室温～200℃范围内。
17.本发明进一步设置为：在s5步骤中，封孔工艺包括采用喷涂、刷涂或浸涂的方式，喷涂时压缩空气压力0.3～0.6mpa，距离100～160mm，封孔后先室温干燥1～3h，然后放入电阻炉内加热至100℃～200℃固化1～3h。
18.本发明进一步设置为：在s1步骤中，去除方式包括在压缩空气压力0.3～0.9mpa下喷砂或化学去除。
19.本发明进一步设置为：在s2步骤中，采用36～70目白刚玉，在空气压力0.3～0.9mpa下进行表面喷砂粗化。
20.本发明进一步设置为：在s2步骤中，喷砂粗化后表面粗糙度ra3～6μm。
21.综上所述，本发明具有以下有益效果：
22.(1)本发明制备的溅射镀膜机腔体防护罩用陶瓷绝缘涂层具有高的绝缘电阻，并且能够有效吸附溅射镀膜材料，起到保护镀膜机腔体的作用。
23.(2)本发明以conicraly合金涂层作为中间过渡层，氧化铝涂层为面层制备的溅射镀膜机腔体防护罩用陶瓷绝缘涂层，可有效避免涂层锈蚀黄点的出现，同时与基体之间具有良好的结合强度、适宜的厚度及粗糙度。
24.(3)本发明方法所制得的溅射镀膜机腔体防护罩用陶瓷绝缘涂层具有低的孔隙率并采用弱碱性纳米铝溶胶进行封孔处理，可避免因空气中的水汽进入涂层孔隙而影响涂层的绝缘性能。
附图说明
25.图1为实施例一的金相图。
具体实施方式
26.下面结合附图和实施例，对本发明进行详细描述。
27.本发明的目的在于提供一种溅射镀膜机腔体防护罩用陶瓷绝缘涂层的制备方法。
28.本发明以白刚玉砂喷砂，采用等离子喷涂设备通过机械手程控喷涂conicraly合金粉末至基体表面形成中间过渡层，喷涂氧化铝粉末至中间过渡层表面形成面层，并采用铝溶胶进行涂层封孔的方法制备了溅射镀膜机腔体防护罩用陶瓷绝缘涂层，相比于传统的防护罩绝缘氧化铝涂层制备方法，该方法制备的氧化铝绝缘涂层具有不会因改变基体的微区成分而出现锈蚀黄点、具有高的结合强度、高的绝缘电阻、低的孔隙率等优点，并且本发明提供的溅射镀膜机腔体防护罩用陶瓷绝缘涂层具有适宜的厚度及粗糙度，绝缘性能不易受空气湿度的影响，能够有效吸附溅射镀膜材料，防护罩陶瓷绝缘涂层吸附镀膜材料过厚
时可以去除旧涂层重新喷涂制备陶瓷绝缘涂层，可实现防护罩的循环使用，具有良好的应用前景。
29.本发明提供的镀膜机腔体防护罩用陶瓷绝缘涂层是以conicraly合金粉、氧化铝粉为原料，采用等离子喷涂设备通过机械手程控喷涂，并采用铝溶胶进行封孔制得。
30.本发明提供的镀膜机腔体防护罩用陶瓷绝缘涂层的制备方法包括如下步骤：
31.(1)采用46目白刚玉砂，在压缩空气压力0.3～0.9mpa下喷砂或化学方法去除附着在镀膜机腔体防护罩上的氧化铝涂层。
32.(2)采用36～70目白刚玉，在空气压力0.3～0.9mpa下进行表面喷砂粗化，喷砂后压缩空气吹扫工件表面灰尘，喷砂后表面粗糙度ra3～6μm。
33.(3)采用等离子喷涂设备通过机械手程序控制喷涂conicraly中间过渡层及氧化铝面层；中间过渡层涂层厚度20～50μm，面层涂层厚度130～300μm。
34.中间过渡层喷涂工艺：conicraly合金粉，粉体粒度15～45μm，喷涂线速度500～800mm/s，搭道3.5～4mm，电压55～70v，喷涂电流500～550a，距离110～150mm，氩气流量40～45l/min，氢气流量4.0～5.0l/min，送粉克数30～40g/min。
35.面层喷涂工艺：氧化铝粉(氧化铝含量≥99.9wt.％)，粉体粒度15～35μm，喷涂线速度700～800mm/s，搭道3.5～4mm，电压65～70v，喷涂电流580～600a，距离100～120mm，氩气流量40～55l/min，氢气流量5.0～7.0l/min，送粉克数20～30g/min。
36.喷涂过程中，工件温度控制在室温～200℃范围内。
37.(4)采用干燥压缩空气吹扫清除涂层表面的粉尘。
38.(5)采用弱碱性纳米铝溶胶进行涂层封孔。
39.封孔工艺：采用喷涂、刷涂或浸涂的方式，喷涂时压缩空气压力0.3～0.6mpa，距离100～160mm，封孔后先室温干燥1-3小时，然后放入电阻炉内加热至100℃～200℃固化1-3小时。
40.以下是具体实施案例以及对比例：
41.实施例1：
42.(1)采用46目白刚玉砂，在压缩空气压力0.6mpa下喷砂及打磨的方法去除镀膜机腔体防护罩上的氧化铝涂层。
43.(2)采用46目白刚玉砂，在空气压力0.6mpa下进行表面喷砂粗化，喷砂后压缩空气吹扫工件表面灰尘，喷砂后表面粗糙度ra5.5μm。
44.(3)采用等离子喷涂设备通过机械手程序控制喷涂conicraly中间过渡层及氧化铝面层。中间过渡层涂层厚度20μm，面层涂层厚度205μm。
45.中间过渡层喷涂工艺：conicraly合金粉，粉体粒度30μm，喷涂线速度600mm/s，搭道3.5mm，电压55v，喷涂电流500a，距离120mm，氩气流量40l/min，氢气流量4.0l/min，送粉克数35g/min。
46.面层喷涂工艺：氧化铝粉(氧化铝含量≥99.9wt.％)，粉体粒度22μm，喷涂线速度700mm/s，搭道3.5mm，电压65v，喷涂电流580a，距离100mm，氩气流量40l/min，氢气流量5.0l/min，送粉克数23g/min。
47.喷涂过程中，工件温度控制在150℃。
48.(4)采用干燥压缩空气吹扫清除涂层表面的粉尘。
49.(5)采用弱碱性纳米铝溶胶进行涂层封孔。
50.封孔工艺：采用喷涂的方式，压缩空气压力0.3mpa，距离120mm，封孔后先室温固化1小时，接着放入电阻炉内加热至120℃固化2小时。
51.固化完取出即可。
52.图1为本实施例的金相图。
53.实施例2：
54.(1)采用46目白刚玉砂，在压缩空气压力0.7mpa下喷砂及打磨的方法去除镀膜机腔体防护罩上的氧化铝涂层。
55.(2)采用60目白刚玉砂，在空气压力0.6mpa下进行表面喷砂粗化，喷砂后压缩空气吹扫工件表面灰尘，喷砂后表面粗糙度ra4.3μm。
56.(3)采用等离子喷涂设备通过机械手程序控制喷涂conicraly中间过渡层及氧化铝面层。中间过渡层涂层厚度35μm，面层涂层厚度245μm。
57.中间过渡层喷涂工艺：conicraly合金粉，粉体粒度25μm，喷涂线速度550mm/s，搭道4mm，电压60v，喷涂电流550a，距离120mm，氩气流量40l/min，氢气流量4.5l/min，送粉克数40g/min。
58.面层喷涂工艺：氧化铝粉(氧化铝含量≥99.9wt.％)，粉体粒度29μm，喷涂线速度750mm/s，搭道3.5mm，电压70v，喷涂电流600a，距离110mm，氩气流量50l/min，氢气流量6.0l/min，送粉克数25g/min。
59.喷涂过程中，工件温度控制在80℃。
60.(4)采用干燥压缩空气吹扫清除涂层表面的灰尘。
61.(5)采用弱碱性纳米铝溶胶进行涂层封孔。
62.封孔工艺：采用喷涂的方式，压缩空气压力0.4mpa，距离110mm，封孔后先室温固化1小时，接着放入电阻炉内加热至150℃固化2小时。
63.固化完取出即可。
64.实施例3：作为对照，本发明通过传统方法喷涂制备了氧化铝绝缘涂层试样
65.(1)采用46目白刚玉砂，在压缩空气压力0.7mpa下喷砂及打磨的方法去除镀膜机腔体防护罩上的氧化铝涂层。
66.(2)采用60目白刚玉砂，在空气压力0.6mpa下进行表面喷砂粗化，喷砂后压缩空气吹扫工件表面灰尘，喷砂后表面粗糙度ra4.2μm。
67.(3)采用等离子喷涂设备通过机械手程序控制喷涂氧化铝涂层，涂层厚度237μm。
68.喷涂工艺：氧化铝粉(氧化铝含量≥99.9wt.％)，粉体粒度20μm，喷涂线速度750mm/s，搭道3.5mm，电压70v，喷涂电流600a，距离110mm，氩气流量50l/min，氢气流量6.0l/min，送粉克数25g/min。
69.喷涂过程中，工件温度控制在110℃。
70.(4)采用干燥压缩空气吹扫清除涂层表面的灰尘。
71.固化完取出。
72.性能测试结果如表1所示。
73.表1：性能检测结果
[0074][0075][0076]
因此，本发明提供的一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，其具有以下特点：
[0077]
(1)本发明制备的溅射镀膜机腔体防护罩用陶瓷绝缘涂层具有高的绝缘电阻，如表1所示，并且能够有效吸附溅射镀膜材料，起到保护镀膜机腔体的作用，防护罩陶瓷绝缘涂层吸附镀膜材料过厚时可以去除旧涂层重新喷涂制备陶瓷绝缘涂层，可实现防护罩的循环使用。
[0078]
(2)本发明采用等离子喷涂设备通过机械手程序控制的方法，以conicraly合金涂层作为中间过渡层，氧化铝涂层为面层制备的溅射镀膜机腔体防护罩用陶瓷绝缘涂层，可有效避免涂层锈蚀黄点的出现，同时与基体之间具有良好的结合强度、适宜的厚度及粗糙度，如表1所示。
[0079]
(3)本发明方法所制得的溅射镀膜机腔体防护罩用陶瓷绝缘涂层具有低的孔隙率，如表1所示，并采用弱碱性纳米铝溶胶进行封孔处理，可避免因空气中的水汽进入涂层孔隙而影响涂层的绝缘性能。
[0080]
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

技术特征：
1.一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，其特征在于：包括以下步骤，s1、去除防护罩表面的氧化铝涂层；s2、喷砂粗化表面，并清除表面灰尘；s3、采用等离子喷涂设备通过机械手程序控制喷涂conicraly中间过渡层及氧化铝面层；s4、采用干燥压缩空气吹扫清除涂层表面的粉尘；s5、采用弱碱性纳米铝溶胶进行涂层封孔。2.根据权利要求1所述的一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，其特征在于：在s3步骤中，中间过渡层涂层厚度20～50μm。3.根据权利要求1所述的一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，其特征在于：在s3步骤中，面层涂层厚度130～300μm。4.根据权利要求1或2所述的一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，其特征在于：中间过渡层喷涂工艺：conicraly合金粉，粉体粒度15～45μm，喷涂线速度500～800mm/s，搭道3.5～4mm，电压55～70v，喷涂电流500～550a，距离110～150mm，氩气流量40～45l/min，氢气流量4.0～5.0l/min，送粉克数30～40g/min。5.根据权利要求1或3所述的一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，其特征在于：面层喷涂工艺：氧化铝粉，氧化铝含量≥99.9wt.％，粉体粒度15～35μm，喷涂线速度700～800mm/s，搭道3.5～4mm，电压65～70v，喷涂电流580～600a，距离100～120mm，氩气流量40～55l/min，氢气流量5.0～7.0l/min，送粉克数20～30g/min。6.根据权利要求1或2或3所述的一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，其特征在于：在s3步骤的喷涂过程中，工件温度控制在室温～200℃范围内。7.根据权利要求1所述的一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，其特征在于：在s5步骤中，封孔工艺包括采用喷涂、刷涂或浸涂的方式，喷涂时压缩空气压力0.3～0.6mpa，距离100～160mm，封孔后先室温干燥1～3h，然后放入电阻炉内加热至100℃～200℃固化1～3h。8.根据权利要求1所述的一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，其特征在于：在s1步骤中，去除方式包括在压缩空气压力0.3～0.9mpa下喷砂或化学去除。9.根据权利要求1所述的一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，其特征在于：在s2步骤中，采用36～70目白刚玉，在空气压力0.3～0.9mpa下进行表面喷砂粗化。10.根据权利要求1或9所述的一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，其特征在于：在s2步骤中，喷砂粗化后表面粗糙度ra3～6μm。

技术总结
本发明公开了一种溅射镀膜机腔体防护罩喷涂陶瓷绝缘层的方法，涉及涂层制备领域，旨在解决在溅射镀膜机腔体防护罩表面制备无锈蚀黄点的问题，其技术方案要点：S1、去除防护罩表面的氧化铝涂层；S2、喷砂粗化表面，清除表面灰尘；S3、采用等离子喷涂设备通过机械手程序控制喷涂CoNiCrAlY中间过渡层及氧化铝面层；S4、采用干燥压缩空气吹扫清除涂层表面粉尘；S5、采用弱碱性纳米铝溶胶进行涂层封孔固化。本发明具有不会因改变基体的微区成分而出现锈蚀黄点、高结合强度、低孔隙率、高绝缘电阻且不受环境湿度影响等优点，能够有效吸附镀膜材料，可实现镀膜机腔体防护罩的循环使用。可实现镀膜机腔体防护罩的循环使用。可实现镀膜机腔体防护罩的循环使用。


技术研发人员：吕孝永
受保护的技术使用者：基迈克材料科技（苏州）有限公司
技术研发日：2023.06.26
技术公布日：2023/9/23