[发明专利]一种制备双层陶瓷层的方法

说明书

本发明涉及一种制备双层陶瓷层的方法，该技术制备的涂层应用于耐腐蚀的环境。该方法主要包括以下步骤：(1)对需要喷涂的部件进行前处理；(2)采用原子沉积的方法在部件表面沉积一层氧化钇或以钇为基础的薄膜；(3)再采用大气等离子喷涂或悬浮液喷涂技术，制备一层氧化钇或以钇为基础的涂层；(4)喷涂后清洗部件。采用该方法制备的双层陶瓷层，具有多种技术的优点。具有结合力高，致密性高，洁净度高，孔隙率低于1％，涂层硬度高，具有良好综合性能的陶瓷层。

技术领域

本发明属于用原子层沉积和热喷涂方式制备陶瓷层领域，特别是将该陶瓷层应用于半导体设备领域。

背景技术

随着科学技术的快速发展，越来越多的行业开始重视提高零部件寿命和性能的方法。在半导体领域也是，对零件的使用寿命要求越来越高。在半导体设备中，有很多零件是铝制零部件，在半导体设备工作时，对铝制零部件的要求是高洁净度和高耐腐蚀性。为了提高铝制零部件的寿命，提高其洁净度和耐腐蚀性是一个非常重要的方式。而钇被认为是提高耐腐蚀性的重要元素，而铝制零部件的形状具有多样性、复杂性。单一的等离子喷涂氧化钇涂层，还存在着耐腐蚀性不够，部分零件存在喷涂死角的问题，为了解决这些问题，提高铝制零部件的寿命，需要一种综合的涂层制备方法。

发明内容

本发明的目的在于制备一种双层陶瓷层，主要是采用原子层沉积技术沉积一层氧化钇或以钇为基础的陶瓷薄膜，然后再从大气等离子喷涂技术、大气等离子喷涂结合悬浮液技术、超音速火焰喷涂结合悬浮液技术这三种技术中选择一种技术喷涂氧化钇或以钇为基础的陶瓷涂层。这样制备的双层陶瓷层，可以是原子层沉积氧化钇薄膜再加上热喷涂氧化钇涂层这样的“双层”陶瓷层，虽然是“双层”结构，但实质上都是氧化钇层，只是两个制备技术不同；也可以是原子层沉积氧化钇薄膜(或以钇为基础的薄膜)再加上热喷涂以钇为基础(或氧化钇)的陶瓷涂层，这样的“双层”结构，实质上是两种陶瓷层，两种制备技术；还可以是原子层沉积以钇为基础的薄膜再加上热喷涂以钇为基础的陶瓷涂层，虽然是“双层”结构，但实质上都是以钇为基础的陶瓷层，只是采用两种不同的制备技术。这样的双层陶瓷层的优点是，一方面用原子层沉积陶瓷层，能够解决复杂形状零部件用热喷涂制备涂层时存在死角的问题，能够全方位的覆盖所需要陶瓷层的地方；另一方面制备以钇为基础的陶瓷层，无论在耐腐蚀性还是洁净度方面都有所提高；将两种方法结合，所制备的陶瓷层，由于都含钇元素，其物理性能相似，涂层的结合力也很高。因此，本发明所制备的陶瓷层，具有很好的涂覆性、良好的耐腐蚀性、较高的结合力、较高的洁净度，可以根据所应用的环境，来决定采用哪种双层陶瓷层的制备方法，提高零部件的使用寿命。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

一种制备双层陶瓷层的方法，包括如下步骤：

(1)喷涂前，清洗零件，清洗掉残留的机加屑渣及油污；将不要陶瓷层的区域进行遮挡保护；

(2)用原子层沉积的方法沉积一层氧化钇或以钇为基础的陶瓷薄膜；

(3)再用大气等离子喷涂技术或悬浮液喷涂技术，喷涂一层氧化钇或以钇为基础的陶瓷涂层；

(4)喷涂后，测量陶瓷层厚度，将遮蔽保护去掉，清洗零件，保证零件高洁净度。

所述步骤(1)的清洗可采用化学清洗或者超声波清洗的方法，保证零件干净、干燥；采用软方法遮挡保护，或者遮蔽模块硬方法。

所述步骤(2)中，用原子层沉积制备氧化钇或以钇为基础的陶瓷薄膜，其厚度小于1μm。

所述步骤(3)中的大气等离子喷涂技术或悬浮液喷涂技术，可以是大气等离子喷涂技术，可以是大气等离子喷涂结合悬浮液技术；也可以是超音速火焰喷涂结合悬浮液技术。

所述步骤(4)中，喷涂后，要测量陶瓷层厚度，保证零部件各个部位的陶瓷层厚度均匀，然后去除遮蔽保护，清洗零件。