[发明专利]一种基于Cr2O3模板低温制备Zr掺杂α‑Al2O3纳米多层阻氚涂层工艺

摘要

本发明公开了一种基于Cr2O3模板低温制备Zr掺杂α‑Al2O3纳米多层阻氚涂层工艺。本发明采用射频反应磁控溅射技术，先制备一层Cr2O3作为模板层，随后利用模板效应再制备一层Zr掺杂α‑Al2O3，重复上述步骤多步沉积获得Zr掺杂α‑Al2O3/Cr2O3纳米多层阻氚涂层预抽真空度＜7.0×10‑4 Pa，气氛中氩气/氧气的流量比为91~71，溅射功率为100~150 W。本发明的优点在于能在400℃温度下制备Zr掺杂α‑Al2O3/Cr2O3纳米多层阻氚涂层，并通过组织和结构调控设计使其具有优异的抗辐照性能、热兼容性和阻氚渗透性能。

主权项

一种基于Cr2O3模板低温制备Zr掺杂α‑Al2O3纳米多层阻氚涂层工艺，其特征在于包含以下步骤：a、清洗衬底材料：用砂纸对低活化马氏体不锈钢基体进行打磨去除表面氧化膜，随后依次放入丙酮、无水乙醇中分别进行30分钟超声波清洗去除表面油脂，干燥后放入真空室内，抽真空度＜7.0×10‑4 Pa；b、沉积前对衬底的处理：保持真空室真空＜7.0×10‑4 Pa条件下，采用偏压反溅射清洗10分钟、预溅射清洗5分钟，分别去除衬底和靶材表面杂质；反溅射功率为100 W；预溅射功率为100 W；反溅射偏压和预溅射偏压分别为‑500 V、‑150 V；反溅射和预溅射工作气体均为Ar；工作真空度为3.0 Pa；c、沉积Cr2O3模板层：采用射频反应磁控溅射技术， Ar和O2气充分混合后通入溅射腔室内，Ar/O2流量比为9:1~7:1；溅射工作气压为0.2~0.4 Pa，在步骤b得到的基体上使用Cr靶反应溅射沉积10~30分钟；沉积温度为400 ℃；磁控Cr靶溅射功率为100~150 W；偏压为‑50~‑100 V；d、沉积Zr掺杂α‑Al2O3层：不破坏真空条件，调节 Ar/O2流量比为9:1~7:1，溅射工作气压为0.2~0.4 Pa，在步骤c得到的Cr2O3薄膜上通过反应溅射Al（Zr，8 at.%）复合靶体，沉积30~50分钟；基底温度为400 ℃；磁控Al靶溅射功率为100~150 W；偏压为‑50~‑100 V；e、重复上述c、d步骤4～8次，即能获得Zr掺杂α‑Al2O3/Cr2O3纳米多层阻氚涂层。