一种吸波材料粉体表面氧化物陶瓷涂层的制备方法技术

一种吸波材料粉体表面氧化物陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：将吸波材料粉体放入多孔的容器中；将多孔容器放入ALD反应室内，反复抽真空、置换氮气三次；对粉体在氮气或氩气的气氛下进行流化或者将多孔容器旋转达到粉末分散效果；根据沉积氧化物涂层的种类，选择反应前驱体，设置沉积工艺参数；在氮气或氩气携带下将前驱体蒸汽引入到ALD反应室中；用氮气或氩气吹扫反应室；在氮气或氩气携带下将氧源蒸汽引入到ALD反应室中；用氮气或氩气吹扫反应室；重复步骤，直至沉积到所需涂层厚度。本发明专利技术能够在吸波材料粉体表面制备出均匀、致密、杂质少、厚度可精确控制的氧化物陶瓷涂层，从而提升吸波材料粉体耐氧化和抗腐蚀。

Method for preparing powder oxide ceramic coating on wave absorbing material powder surface

A preparation method of absorbing material powder oxide ceramic coating, which comprises the following steps: absorbing wave material powder into the container in porous; the porous container in ALD reaction chamber, vacuum pumping three times repeated replacement of nitrogen; powder in nitrogen or argon atmosphere or will flow a porous container rotating to powder dispersion effect; according to the type of deposition of oxide coatings, selection of precursors, set the deposition parameters; in nitrogen or argon will carry precursor vapor into ALD reaction chamber; blowing reaction chamber with nitrogen or argon; in nitrogen or argon will carry oxygen source into steam ALD reaction chamber; with nitrogen or argon purge chamber; repeat the steps until the deposit to the required thickness of coating. The invention can prepare an oxide ceramic coating with uniform, dense, little impurity and accurate thickness control on the surface of the wave absorbing material powder, thereby enhancing the oxidation resistance and corrosion resistance of the absorbing material powder.

【技术实现步骤摘要】
一种吸波材料粉体表面氧化物陶瓷涂层的制备方法
本专利技术涉及耐高温抗氧化和抗酸碱盐雾腐蚀涂层领域，尤其涉及到一种吸波材料粉体表面氧化物陶瓷涂层的制备方法。
技术介绍
所谓吸波材料，指能吸收投射到它表面的电磁波能量的一类材料。在工程应用上，除要求吸波材料在较宽频带内对电磁波具有高的吸收率外，还要求它具有质量轻、耐温、耐湿、抗腐蚀等性能。根据电磁波在介质中从低磁导向高磁导方向传播的规律，利用高磁导率吸波材料引导电磁波，通过共振，大量吸收电磁波的辐射能量，再通过耦合把电磁波的能量转变成热。现有的其它吸波材料主要存在以下几个问题:不适合在高温的环境中工作，容易被氧化；在高湿度、盐度或者酸性环境中容易被腐蚀。氧化物陶瓷具有良好的抗氧化和抗腐蚀性能，因此，在吸波材料粉体表面包覆氧化物陶瓷是提高其抗氧化和腐蚀性能的有效途径，同时还可以改善吸波材料粉体增强复合材料的界面结合性能。目前，在吸波材料粉体表面制备氧化物陶瓷涂层的方法主要有溶胶凝胶法(Sol-Gel)和化学气相沉积法(CVD)。溶胶凝胶法是以目标元素的有机醇盐或无机盐为原料，在一定条件下制成溶胶，将吸波材料粉体浸胶，由于溶剂的挥发和缩聚反应而凝胶化，再经干燥和热处理在吸波材料表面得到氧化物陶瓷涂层。如Baklanova等采用稳定氧化锫溶胶在NicalonSiC纤维表面制备了氧化锆涂层(J.Eur.Ceram.Soc.，2006,26:1725)。但溶胶凝胶法制得的涂层不均匀，不致密，干燥过程易产生收缩裂纹和孔隙，一般采用多次浸胶、干燥和热处理，工艺复杂性和制备成本都大大增加，同时涂层后吸波材料易粘结在一起。化学气相沉积法是将几种气态物质输送至加热的材料表面并在该处发生化学反应，反应物沉积于反应物表面形成涂层。如Li等以ZrCl4、CO2和H2为前驱体，采用化学气相沉积法在Hi-NicalonSiC纤维表面制备了ZrO2涂层(J.Am.Ceram.Soc.，2002，85(6):1561)。但化学气相沉积法工艺复杂，通常需要在较高温度下进行，会劣化纤维本身的力学性能，同时反应机理复杂，涂层中易含杂质，此外废气处理困难，对环境会造成污染。原子层沉积技术(ALD)是通过将气相前驱体脉冲交替地通入反应室，在沉积基体上化学吸附，并反应形成沉积膜的一种方法，其表面反应具有自限制性。ALD具有沉积温度低、无颗粒污染、杂质少、反应剂的选择广泛、精确的厚度控制、沉积厚度均勻性和一致性等特点。目前，王军等提出采用ALD的方法在SiC纤维表面进行包覆达到抗氧化的效果。但是，该方法只能在SiC纤维组成的纤维布上进行包覆，无法以粉体的形式进行原子层沉积包覆，严重限制了吸波材料的使用工艺。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是克服现有溶胶凝胶法、化学气相沉积法和原子层沉积法的不足，提供一种采用原子层沉积技术在吸波材料粉体表面均匀致密包覆氧化物陶瓷的方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种吸波材料粉体表面氧化物陶瓷涂层的制备方法，包括以下步骤：步骤(1)：将吸波材料粉体放入多孔的容器中；步骤(2)：将多孔容器放入ALD反应室内，然后反复抽真空、置换氮气至少三次；步骤(3)：对粉体在氮气或氩气的气氛下进行流化，流化压力1-1000torr,或者通过将多孔容器旋转达到粉末分散效果；步骤(4)：根据沉积氧化物涂层的种类，选择反应前驱体，设置ALD反应室的参数：沉积温度25℃-400℃，沉积压力为0.01torr-500torr；步骤(5)：在氮气或氩气携带下将所述前驱体蒸汽引入到ALD反应室中，保持时间10-300秒；步骤(6)：用氮气或氩气吹扫反应室，带走剩余的前驱体；步骤(7)：在氮气或氩气携带下将氧源蒸汽引入到ALD反应室中，保持时间10-300秒；步骤(8)：用氮气或氩气吹扫反应室，带走过量的氧源及副产物；步骤(9)：重复步骤(5)至步骤(8)，直至沉积到所需涂层厚度。优选的，所述吸波材料粉体为羰基铁、羰基镍、羰基钴、碳化硅、铁硅铝，或能作为吸波材料的金属粉末。所述粉体为颗粒、片状或者短切纤维。优选的，所述前驱体为易挥发的金属烷氨基盐、金属有机化合物、卤化物、醇盐、金属β-二酮络合物中的一种或几种的混合物，所述金属烷氨基盐、金属有机化合物、卤化物、醇盐、金属β-二酮络合物中的金属离子为铝、铪、钇、锆、钛、锌、硅离子。所述氧源为水、双氧水、氧气、臭氧、或原子氧。所述步骤(5)和步骤(7)中的携带气体流速为5-8000sccm，步骤(6)和步骤(8)中的吹扫气体流速为10--5000sccm。所述步骤(3)中的流化压力为10-100torr。与现有溶胶凝胶法相比，本专利技术具有如下优点：涂层均匀致密；裂纹、孔隙等缺陷少；厚度能精确控制；操作简单，重复性好。与现有化学气相沉积法相比，本专利技术具有如下优点：沉积温度低，对粉末损伤小；反应机理简单，涂层杂质少；易于沉积多组分和混合氧化物涂层；涂层更均匀，厚度控制精度更高；操作简单，不需要控制反应物流量的均一性；尾气易处理，对环境污染小。与现有原子层沉积法相比，本专利技术具有如下优点：可以包覆微米甚至纳米级粉末，每次可以包覆几公斤到几百公斤。本专利技术能够在吸波材料粉体表面制备出均匀、致密、杂质少、厚度可精确控制的氧化物陶瓷涂层，从而提升吸波材料粉体耐氧化和抗腐蚀。附图说明下面结合附图和具体实施方式对本专利技术的技术方案作进一步具体说明。图1为实施例4所得氧化铝/氧化钛包覆羰基铁的TEM微观形貌图；图2为实施例4所得氧化铝/氧化钛包覆羰基铁的SEM形貌图；图3为实施例4所得氧化铝/氧化钛包覆羰基铁的EDX能谱图；图4为实施例4所得包覆后的羰基铁包含2.48％的Al,0.44％的Ti和97.08％的铁的表图。图5为实施例4所得氧化铝/氧化钛包覆羰基铁与未包覆羰基铁在空气的热失重测试对比曲线图；图6为实施例4所得氧化铝/氧化钛包覆羰基铁与未包覆羰基铁在盐酸溶液中的抗腐蚀变化。具体实施方式吸波材料粉体表面氧化物陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)、将吸波材料，包括羰基铁、羰基镍、羰基钴，金属粉末，碳化硅、铁硅铝的粉体放入多孔的容器中；粉体为颗粒、片状或者短切纤维。步骤(2)、将多孔容器放入ALD反应室内，然后反复抽真空、置换氮气至少三次；步骤(3)、对粉体在氮气或氩气的气氛下进行流化，流化压力1-1000torr,或者通过将多孔容器旋转达到粉末分散效果；流化压力优选为10-100torr；步骤(4)、根据沉积氧化物涂层的种类，选择反应前驱体，设置沉积工艺参数：沉积温度25℃-400℃，沉积压力为0.01torr-500torr；前驱体为易挥发的金属烷氨基盐、金属有机化合物、卤化物、醇盐、金属β-二酮络合物中的一种或几种的混合物。所述前驱体中的金属为铝、铪、钇、锆、钛、锌、硅中的一种或几种。步骤(5)、在氮气或氩气携带下将前驱体蒸汽引入到ALD反应室中；步骤(6)、用氮气或氩气吹扫反应室；步骤(7)、在氮气或氩气携带下将氧源蒸汽引入到ALD反应室中；氧源为水、双氧水、氧气、臭氧、或原子氧。步骤(8)、用氮气或氩气吹扫反应室；步骤(9)、重复步骤(5)至步骤(8)，直至沉积到所需涂层厚度。实施例1本实施例包括以下步骤：(1)将羰基本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种吸波材料粉体表面氧化物陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将吸波材料粉体放入多孔的容器中；步骤(2)：将多孔容器放入ALD反应室内，然后反复抽真空、置换氮气至少三次；步骤(3)：对粉体在氮气或氩气的气氛下进行流化，流化压力1‑1000torr,或者通过将多孔容器旋转达到粉末分散效果；步骤(4)：根据沉积氧化物涂层的种类，选择反应前驱体，设置ALD反应室的参数：沉积温度25℃‑400℃，沉积压力为0.01torr‑500torr；步骤(5)：在氮气或氩气携带下将所述前驱体蒸汽引入到ALD反应室中，保持时间10‑300秒；步骤(6)：用氮气或氩气吹扫反应室，带走剩余的前驱体；步骤(7)：在氮气或氩气携带下将氧源蒸汽引入到ALD反应室中，保持时间10‑300秒；步骤(8)：用氮气或氩气吹扫反应室，带走过量的氧源及副产物；步骤(9)：重复步骤(5)至步骤(8)，直至沉积到所需涂层厚度。

【技术特征摘要】
1.一种吸波材料粉体表面氧化物陶瓷涂层的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤(1)：将吸波材料粉体放入多孔的容器中；步骤(2)：将多孔容器放入ALD反应室内，然后反复抽真空、置换氮气至少三次；步骤(3)：对粉体在氮气或氩气的气氛下进行流化，流化压力1-1000torr,或者通过将多孔容器旋转达到粉末分散效果；步骤(4)：根据沉积氧化物涂层的种类，选择反应前驱体，设置ALD反应室的参数：沉积温度25℃-400℃，沉积压力为0.01torr-500torr；步骤(5)：在氮气或氩气携带下将所述前驱体蒸汽引入到ALD反应室中，保持时间10-300秒；步骤(6)：用氮气或氩气吹扫反应室，带走剩余的前驱体；步骤(7)：在氮气或氩气携带下将氧源蒸汽引入到ALD反应室中，保持时间10-300秒；步骤(8)：用氮气或氩气吹扫反应室，带走过量的氧源及副产物；步骤(9)：重复步骤(5)至步骤(8)，直至沉积到所需涂层厚度。2.根据权利要求1所述的吸波材料粉体表面氧化物陶瓷涂层的制备方法，其特征在于：所述吸波材料粉体为羰基铁、羰基镍、羰...

【专利技术属性】
技术研发人员：解明，
申请(专利权)人：武汉艾特米克超能新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：湖北,42