[发明专利]一种低温反应溅射沉积纳米α-Al2

权利要求书

1.一种低温反应溅射沉积纳米α-Al₂O₃涂层的方法，其特征在于包括如下步骤：

(1)将Al粉与α-Al₂O₃粉按α-Al₂O₃粉的含量为15～25wt.％进行混合后压制、烧结，制成Al/α-Al₂O₃复合材料；

(2)将Al/α-Al₂O₃复合材料切割成设备所需靶材尺寸，并安装在射频磁控溅射相对应的工作靶位；

(3)将工件基体进行预处理，然后置于射频磁控溅射沉积腔室的样品台上，调整好靶材与工件基体的间距；

(4)预抽低真空至10Pa以下，开启烘烤系统，然后抽至本底真空度后向沉积腔室内充Ar气，以排除沉积腔室内残留的水蒸汽，再抽至本底真空度；

(5)关闭烘烤系统，开启样品台加热系统并将工件基体加热至550～750℃，利用进气控制系统向沉积腔室内注入Ar+O₂混合气体，控制O₂分压在15％～25％范围，启动射频磁控溅射镀膜系统，开始反应溅射沉积α-Al₂O₃涂层至所需厚度，得到所述纳米α-Al₂O₃涂层；

步骤(5)中所述射频磁控溅射镀膜系统的参数为：工作气压在0.5～1Pa范围，靶功率密度在5～10W/cm²范围。

2.根据权利要求1所述的一种低温反应溅射沉积纳米α-Al₂O₃涂层的方法，其特征在于步骤(1)中所述Al/α-Al₂O₃复合材料的具体制备方法为：将纯度为99.995％的Al粉及纯度为99.999％的α-Al₂O₃粉用V型混粉机进行机械混合24～72h，将混合粉在10～15MPa的载荷下进行预压5～10s后在90～100MPa的载荷下保压1～3min，脱模后在Ar气保护气氛下烧结，烧结温度在300～450℃范围，烧结保温时间在60～180min范围，得到所述Al/α-Al₂O₃复合材料。

3.根据权利要求1所述的一种低温反应溅射沉积纳米α-Al₂O₃涂层的方法，其特征在于：步骤(3)中所述预处理是指用除油剂将工件基体表面的油污充分去除并烘干。

4.根据权利要求1所述的一种低温反应溅射沉积纳米α-Al₂O₃涂层的方法，其特征在于：步骤(3)中所述靶材与工件基体的间距为80～120mm范围。

5.根据权利要求1所述的一种低温反应溅射沉积纳米α-Al₂O₃涂层的方法，其特征在于：步骤(4)中所述向沉积腔室内充Ar气是指使真空度回到10～20Pa范围，稳定后再关闭Ar气并抽至本底真空度。

6.根据权利要求1所述的一种低温反应溅射沉积纳米α-Al₂O₃涂层的方法，其特征在于：步骤(5)中所述反应溅射沉积α-Al₂O₃涂层之前，针对金属或合金基体，预先在基体表面制备一层过渡层。

7.根据权利要求1所述的一种低温反应溅射沉积纳米α-Al₂O₃涂层的方法，其特征在于：步骤(5)中所述沉积完成后，先关闭射频磁控溅射阴极电源，然后关闭Ar+O₂混合气，关闭样品加热系统，抽真空至本底真空度，当工件温度低于120℃时，打开沉积腔室并取出工件。