[发明专利]一种具有氧化铝多孔结构缓冲层的内热式一体化蒸发篮

说明书

本发明公开了一种具有氧化铝多孔结构缓冲层的内热式一体化蒸发篮，所述蒸发篮表面涂层总共包括两层，内层呈疏松多孔结构的Al₂O₃缓冲层，外层为致密、低孔隙率的耐腐蚀Al₂O₃涂层，采用旋涂浸渍工艺在基体表面制备厚度为0.15~0.5mmAl₂O₃缓冲层；再采用等离子喷涂技术在具有缓冲层的蒸发篮上喷涂制备厚度为0.5~1mm Al₂O₃耐腐蚀层。本发明采用复合工艺制备不同微观结构的Al₂O₃涂层蒸发篮，多孔结构的缓冲层在服役中不但可以起到应力减缓作用，而且还能防止后续喷涂带来的基体氧化问题；而致密、低孔率的Al₂O₃喷涂层又发挥了优良的耐腐蚀性，该蒸发篮可长久、广泛应用于真空蒸镀金属薄膜技术领域。

技术领域

本发明属于真空镀膜技术领域，具体涉及一种具有氧化铝多孔结构缓冲层的内热式一体化蒸发篮。

背景技术

电阻加热式蒸发源因其结构简单、安装方便，价格低廉等特点，广泛应用于各个领域，但是也有个缺点即蒸镀的材料范围有限。作为盛装低熔点金属膜材（如Al、Ag、Fe、Ti、Ni等）的具有耐高温、耐金属熔体侵蚀性能和耐热冲击性能，在高真空下条件下导电发热的一种装置，是各种真空热蒸发镀膜设备中最易损耗的核心部件，也是影响金属薄膜性能质量、生产效率及制造成本的关键。电阻加热式蒸发源通常选用高熔点、低蒸汽压、化学和机械性能稳定的难熔金属如W、Mo、Ta或金属间化合物如TiB₂-BN或高纯石墨制成箔状源、坩埚或者丝状源，统称为蒸发源。它是利用对电阻加热材料直接通电，使电流通过后产生大量焦耳热而获得高温来熔融金属膜材达到蒸发的作用。实际应用中，金属质蒸发源加热后会变脆而易折断，尤其于高真空下与高温熔融金属（比如Ni，Al）相浸润而发生合金化降低整个材料的熔点更是如此，导致该类蒸发源使用寿命无法得到保证。这种蒸发源材料与镀膜材料相浸润形成金属合金是破坏金属蒸发源最主要的原因，导致在高校的科研试验和企业生产中使用该类金属蒸发源的寿命近乎一次性。许多研究者为了提高各种蒸发源材料的耐腐蚀性、机械性能和使用寿命，已发表了众多专利。国内报道了一种（CN 102465261A）将氧化铝和阿拉伯树胶形成的浆体包覆在钨篮表面，再进行烧结，但是其制备工艺周期长且该涂覆层由粗颗粒级粉末烧结而成，孔隙多，涂层质量难以把控易导致真空镀铝时铝熔体渗入并进一步侵蚀基体。此外，单层陶瓷涂层在使用时由于与基体钨的热物性能存在相容性问题，当温度骤变时，热失配应力易导致涂层剥离、脱落。而在国外的报道中（US Patent 4054500）则先使用电泳技术在钨丝篮表面制备了氧化铝薄层，仅为了起到保护基体不受后续喷涂作业氧化的作用，但是电沉积条件苛刻，电泳液准备工期冗长，受多种因素影响，不易掌控，且结构不稳定镀层脆性大，该技术制备的陶瓷沉积层与金属基体结合弱，难以在此基础上再进行喷涂作业，所以无法展现陶瓷涂层本身具有的优良的防腐能力。而另一则国内报道（CN 102978574 A）是采用间接的加热方式蒸镀，即将坩埚放入螺旋锥形钨丝篮内形成加热丝/坩埚分体式的蒸发源，是通过加热丝的电阻将电能转换成热能对膜材进行加热，因此加热丝与坩埚的吻合程度很大程度上决定了蒸发源的蒸发性能和设备的电能消耗。另外，高温铝熔体在真空下非常活泼，易产生飞溅、溢出坩埚与金属丝发生合金化。因此开发具有耐熔融金属腐蚀、寿命长的新型金属质蒸发篮是各种真空镀膜企业和使用者的研究课题。

发明内容