[发明专利]一种先进陶瓷层的制备方法

说明书

本发明涉及一种先进陶瓷层的制备方法，该技术制备的陶瓷层主要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)将细小颗粒甚至是纳米级颗粒溶于液体中，形成悬浮液；(3)利用大气等离子喷涂技术，结合悬浮液，在零件表面制备一层陶瓷层。采用该方法制备的先进陶瓷层，具有明显的技术优势。该方法，最大限度地保留了细小颗粒的本身优良性能，所获得的涂层致密性极好，孔隙率低，耐腐蚀性非常好，硬度高。在防止零部件耐腐蚀性方面具有突出的功能。

技术领域

本发明属于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

伴随着半导体设备的快速发展，刻蚀腔内的刻蚀气体对零部件的腐蚀程度要求越来越高，这也就要求半导体零部件的耐腐蚀性越来越强。而在半导体设备刻蚀腔内，大多数零件是铝制零件，为了提高铝制零部件的耐腐蚀性，最开始采用阳极氧化的方式来提高其耐腐蚀性。后来，随着技术的发展，发现钇的耐腐蚀性比铝的更好，继而出现了热喷涂氧化钇陶瓷层的方式来提高其耐腐蚀性。但是热喷涂氧化钇陶瓷层，只能喷涂颗粒直径在10μm以上的氧化钇粉末，对于细小颗粒，由于在颗粒太小，在喷涂过程中无法汇聚在焰流中心，不能形成涂层，这样不仅限制了细小粉末的应用，还使获得的涂层缺少了细小粉末的优良性能。

另一方面，陶瓷层越致密，刻蚀气体越难侵入到涂层内部，涂层的耐腐蚀性就越强。而细小颗粒由于其颗粒直径小，所以形成的涂层更致密。为了获得更致密的陶瓷层，能够实现细小颗粒的喷涂是非常有必要的。因此，本发明的目的是为了解决喷涂细小颗粒的难题，获得更致密的先进陶瓷层，以解决铝制零部件耐腐蚀性不够的问题。

发明内容

本发明的目的在于制备一种先进陶瓷层，主要是将细小颗粒甚至纳米级颗粒溶于液体中，并添加防固剂，防止颗粒团聚，形成悬浮液。再利用大气等离子喷涂技术和悬浮液送浆器连接，送浆器内有搅拌棒，不断地搅拌悬浮液，防止颗粒沉入溶液底部，将细小颗粒甚至纳米颗粒喷涂到零件表面，形成一层先进的陶瓷层。该陶瓷层可以是以钇为基础的陶瓷层或者氧化铝陶瓷层。制备该先进陶瓷层的方法所具有的优点是，一方面突破了喷涂10μm一下甚至纳米颗粒的技术难点；另一方面，所获得的陶瓷层致密性更高，所具有的耐腐蚀性更强。因此，采用本发明技术制备的先进陶瓷层具有高致密、低空隙、高硬度的优良性能，应用在铝制零部件表面，可以大幅度地提高铝制零部件的使用寿命，使其能够满足先进半导体设备对零部件的耐腐蚀要去。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：

(1)喷涂前，将不需要喷涂的地方进行遮蔽保护，将需要喷涂的地方进行喷砂或激光纹理处理，以增加零件表面粗糙度；

(2)将颗粒直径小于10μm的细小颗粒甚至是纳米级颗粒溶于液体中，并添加防凝固剂，防止颗粒团聚；

(3)再用大气等离子喷涂技术将悬浮液中的颗粒喷涂到零件表面，形成一层致密的先进陶瓷层；该陶瓷层可以是氧化铝陶瓷层或以钇为基础的陶瓷层。

(4)喷涂后，测量陶瓷层厚度，将遮蔽保护去掉。

(5)采用本发明方法制备的先进陶瓷层保留了细小颗粒甚至纳米颗粒的优良性能，制备的涂层致密极高，耐腐性强，硬度高的优良特点。

本发明的优点是：

1.本发明将细小颗粒甚至纳米级颗粒溶于液体中，实现了喷涂细小甚至纳米颗粒的技术。

2.本发明喷涂的先进陶瓷层，致密性极高，孔隙率低，孔隙率低于1％，能有效地防止刻蚀气体侵入到涂层内部，使得涂层的耐腐蚀性更高。

3.本发明的陶瓷层应用在铝制零部件表面，可以解决现有零部件耐腐蚀性不足的问题，大大提高了铝制零部件的使用寿命。

附图说明

图1为普通喷涂氧化钇涂层，放大400倍的截面的SEM照片；