一种α-(Al,Cr)制造技术

本发明专利技术公开了一种α‑(Al,Cr)

A \u03b1 - (al, Cr)

【技术实现步骤摘要】
一种α-(Al,Cr)2O3膜的制备方法
本专利技术涉及一种α-(Al,Cr)2O3膜的制备方法。
技术介绍
α-Al2O3熔点高、高温化学稳定性好，在1200℃其硬度仍高达HRA80；用α-Al2O3制作的刀具涂层高速切削时也不发生扩散和粘结磨损。氧化铝有多种同质异晶体。在大气环境下热分解Al(OH)3，随着温度的升高可分别得到非晶、γ、δ、η、θ、κ和α晶型Al2O3。除了α-Al2O3外，其余的均为亚稳相氧化铝，硬度也较低，在1000℃以上均能转化为α-Al2O3，并伴随有体积变化，形成相变应力而使薄膜开裂或崩落。用化学气相沉积法（CVD）在1000℃以上分解AlCl3，能制备出单相α-Al2O3涂层。但是CVD法排出的尾气对环境有负面影响，过高的沉积温度还增大涂层的热应力限制了基体的选择范围。采用无环境影响的物理气相沉积（PVD）法实现低温沉积α-Al2O3涂层，一直是学者们的目标。低温沉积氧化铝的关键，是避免形成亚稳相氧化铝。因为氧化铝是良好的电绝缘材料，避免在化合物模式下靶表面打火（靶中毒）是用反应溅射沉积制备氧化铝的另一个关键问题。近十多年发展的高功率脉冲反应磁控溅射（HighPowerPulsedMagnetronSputtering，HPPMS）能缓和甚至消除靶中毒，并在650℃沉积出α-Al2O3薄膜。α-Cr2O3与α-Al2O3的晶体结构相同，晶格失配很小，力学性能相近且易于低温形成，氧化AlCr合金能显著降低α-Al2O3的形成温度。目前全自动国产大功率射频匹配器仍然不足，因此学者们更多致力于在高功率脉冲反应溅射系统中低温沉积α-Al2O3。Cr促低温形成α-Al2O3的作用显著，使用AlCr合金作溅射靶材能促进低温形成α-Al2O3。薄膜中包含的α-Cr2O3与α-Al2O3性能相近，且能互相固溶形成α-(Al,Cr)2O3，保持与α-Al2O3相近的性能。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种α-(Al,Cr)2O3膜的制备方法。本专利技术通过下面技术方案实现：一种α-(Al,Cr)2O3膜的制备方法，包括如下步骤：将Si(100)基体在丙酮、无水乙醇及去离子水中各超声清洗20-30min，60-70℃烘干后置入样品沉积室；用纯Al和Cr含量为50%的AlCr合金靶作靶材，靶-基距离为54-58mm，通过加热电炉控制温度为510-530℃，抽本底真空至5×10-4Pa后通入Ar与O2的混合气，分压为0.5-0.7Pa，高功率脉冲波形为方波，脉冲宽度为27-29μs，频率为1KHz，平均功率密度为8W/cm2，峰值功率密度为177W/cm2，沉积时间为140-160min，即得。优选地，所述的制备方法中，将Si(100)基体在丙酮、无水乙醇及去离子水中各超声清洗25min。优选地，所述的制备方法中，65℃烘干后置入样品沉积室。优选地，所述的制备方法中，靶-基距离为56mm。优选地，所述的制备方法中，通过加热电炉控制温度为520℃。优选地，所述的制备方法中，分压为0.6Pa。优选地，所述的制备方法中，脉冲宽度为28μs。优选地，所述的制备方法中，沉积时间为150min。本专利技术技术效果：该方法简便、快捷、易操作，制备的。α-(Al,Cr)2O3薄膜致密平整，由纳米晶组成，有助于改善涂层的硬度和韧性。具体实施方式下面结合实施例具体介绍本专利技术的实质性内容。实施例1一种α-(Al,Cr)2O3膜的制备方法，包括如下步骤：将Si(100)基体在丙酮、无水乙醇及去离子水中各超声清洗25min，65℃烘干后置入样品沉积室；用纯Al和Cr含量为50%的AlCr合金靶作靶材，靶-基距离为56mm，通过加热电炉控制温度为520℃，抽本底真空至5×10-4Pa后通入Ar与O2的混合气，分压为0.6Pa，高功率脉冲波形为方波，脉冲宽度为28μs，频率为1KHz，平均功率密度为8W/cm2，峰值功率密度为177W/cm2，沉积时间为150min，即得。实施例2一种α-(Al,Cr)2O3膜的制备方法，包括如下步骤：将Si(100)基体在丙酮、无水乙醇及去离子水中各超声清洗20min，60℃烘干后置入样品沉积室；用纯Al和Cr含量为50%的AlCr合金靶作靶材，靶-基距离为54mm，通过加热电炉控制温度为510℃，抽本底真空至5×10-4Pa后通入Ar与O2的混合气，分压为0.5Pa，高功率脉冲波形为方波，脉冲宽度为27μs，频率为1KHz，平均功率密度为8W/cm2，峰值功率密度为177W/cm2，沉积时间为140min，即得。实施例3一种α-(Al,Cr)2O3膜的制备方法，包括如下步骤：将Si(100)基体在丙酮、无水乙醇及去离子水中各超声清洗30min，70℃烘干后置入样品沉积室；用纯Al和Cr含量为50%的AlCr合金靶作靶材，靶-基距离为58mm，通过加热电炉控制温度为530℃，抽本底真空至5×10-4Pa后通入Ar与O2的混合气，分压为0.7Pa，高功率脉冲波形为方波，脉冲宽度为29μs，频率为1KHz，平均功率密度为8W/cm2，峰值功率密度为177W/cm2，沉积时间为160min，即得。该方法简便、快捷、易操作，制备的α-(Al,Cr)2O3薄膜致密平整，由纳米晶组成，有助于改善涂层的硬度和韧性。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种α-(Al,Cr)

【技术特征摘要】
1.一种α-(Al,Cr)2O3膜的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将Si(100)基体在丙酮、无水乙醇及去离子水中各超声清洗20-30min，60-70℃烘干后置入样品沉积室；用纯Al和Cr含量为50%的AlCr合金靶作靶材，靶-基距离为54-58mm，通过加热电炉控制温度为510-530℃，抽本底真空至5×10-4Pa后通入Ar与O2的混合气，分压为0.5-0.7Pa，高功率脉冲波形为方波，脉冲宽度为27-29μs，频率为1KHz，平均功率密度为8W/cm2，峰值功率密度为177W/cm2，沉积时间为140-160min，即得。


2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：将Si(10...

【专利技术属性】
技术研发人员：不公告发明人，
申请(专利权)人：海门市源美美术图案设计有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32