一种空间用防静电复合原子氧防护涂层制备方法技术

本发明专利技术公开了一种空间用防静电复合原子氧防护涂层制备方法，涉及航天器空间环境效应防护技术领域，首先在有机基底材料上利用等离子体增强化学气相沉积技术制备一层厚度50～600nm的硅氧烷防护涂层。接着在硅氧烷防护涂层上利用等离子体增强原子层沉积技术制备的一层厚1～200nm的氧化铝涂层，具有修复硅氧烷缺陷的功能；随后在氧化铝涂层上采用等离子体增强化学气相沉积技术制备厚度100～300nm的SiO

【技术实现步骤摘要】
一种空间用防静电复合原子氧防护涂层制备方法


[0001]本专利技术涉及航天器空间环境效应防护
，具体涉及一种空间用防静电复合原子氧防护涂层制备方法。

技术介绍

[0002]原子氧是低地球轨道残余大气的主要成分，对低轨道卫星表面材料产生严重的氧化剥蚀作用，导致材料性能出现衰退甚至完全失效，是卫星表面材料性能退化的主要因素之一。随着研制或正在运行的低轨道卫星越来越多，运行轨道低(180km～700km)，在轨时间长(5～15年)。低轨道卫星上广泛使用的有机结构材料、热控薄膜材料、碳纤维板等极易受到原子氧剥蚀，原子氧防护技术是保证低轨道卫星在轨性能和寿命的必要措施。而现有的防护涂层已经无法经受高累积通量原子氧剥蚀，因此对高性能原子氧防护涂层提出迫切需求。此外，低轨道卫星在空间运动时会因多种起电机理在机体上累积大量的静电荷，对飞行安全带来多方面的威胁。
[0003]因此，制备高性能空间用防静电复合原子氧防护涂层，为低轨道、超低轨道卫星长期在轨运行至关重要。

技术实现思路

[0004]有鉴于此，本专利技术提供了一种空间用防静电复合原子氧防护涂层制备方法，能够制备高性能空间用防静电复合原子氧防护涂层，既能提升原子氧防护性能，又提供了一种能够适应低轨道空间环境的防静电薄膜。能够满足低轨、超低轨、长寿命卫星防静电原子氧防护性能需求。
[0005]为达到上述目的，本专利技术的技术方案为：一种空间用防静电复合原子氧防护涂层制备方法，空间用防静电复合原子氧防护涂层包括在有机基底材料上由下至上设置的硅氧烷防护涂层、氧化铝涂层、SiO
x
原子氧防护涂层和氧化铟锡防静电涂层。SiO
x
中x取值为[1,2]范围内的实数。
[0006]原子氧防护涂层包括如下步骤：
[0007]步骤(1)将有机基底材料放置于等离子体增强化学气相沉积设备的反应室内，将反应室抽真空至1
×
10
‑3～10
×
10
‑3Pa。
[0008]步骤(2)将硅源和氧气的混合气体通入镀膜真空腔室中，硅源流量5～50sccm标准毫升每分钟，氧气流量0～500sccm，沉积气压为5～40Pa，沉积功率为200～500W，当硅氧烷涂层厚度达到要求的50～600nm时，关闭设备，得到硅氧烷防护涂层的试样。
[0009]步骤(3)将步骤(2)中制得的试样放置于等离子体增强原子层沉积设备的反应室内，将反应室抽真空至1
×
10
‑3～10
×
10
‑3Pa。
[0010]步骤(4)薄膜生长温度为60℃～150℃，铝源单体由氩气携带进入反应室，载气流量为5～30sccm，在步骤(2)中制得的试样表面完成化学吸附反应，时间为0.03～10s；然后用纯氩气吹洗多余单体，流量为20～80sccm，吹洗时间为5～30s；将单体氧源通入反应室，
时间为0.03～10s，并与之前吸附的单体铝源进行化学反应，生成氧化铝薄膜；再次用氩气吹洗多余的反应副产物和氧气，流量为20～80sccm，吹洗时间为5～30s；上述过程为1个周期，重复上述多个周期，直到厚度满足要求即可停止设备，氧化铝厚度范围为1～200nm；制得附有一层氧化铝涂层的试样。
[0011]步骤(5)将有机基底材料、硅氧烷防护涂层以及氧化铝涂层的组合试样放置于等离子体增强化学气相沉积设备的反应室内，将反应室抽真空至1
×
10
‑3～10
×
10
‑3Pa，将硅源和氧气的混合气体通入镀膜真空腔室中，控制硅源气体流速为5～20sccm，氧气流速为300～500sccm，沉积气压为5～40Pa，沉积功率为200～500W，制得附有一层SiO
x
涂层的试样，厚度为100～300nm，即为SiO
x
原子氧防护涂层。
[0012]步骤(6)将步骤(5)制备的有机基底材料、硅氧烷防护涂层以及氧化铝涂层和SiO
x
原子氧防护涂层的组合试样，放置于RF磁控溅射设备中，工作气体为氩气，反应气体为氧气，靶材与基片距离约5～20cm，溅射功率200～400W，溅射压强为2.0mTorr，氩/氧比为10～20，沉积时间5～10min，制得附有一层氧化铟锡防静电涂层的试样，获得空间用防静电复合原子氧防护涂层。
[0013]进一步地，步骤(1)中基底为聚酰亚胺、聚四氟乙烯或聚亚安酯等聚合物材料。
[0014]进一步地，步骤(2)中硅源为六甲基二硅氧烷或四甲基二硅氧烷。
[0015]进一步地，步骤(4)中铝源为三甲基铝，氧源为氧气或者水。
[0016]进一步地，步骤(6)中靶材为氧化铟锡陶瓷靶，氧源为氧气。
[0017]有益效果：
[0018]本专利技术先采用化学气相沉积技术制备有机硅氧烷防原子氧涂层，再通过原子层沉积技术制备三氧化二铝过渡层，最后再采用化学气相沉积技术制备SiOx防原子氧涂层，最后采用RF磁控溅射方法沉积氧化铟锡，制的硅氧烷/氧化铝/SiO
x
/氧化铟锡复合涂层。既发挥了等离子体制备的硅氧烷涂层的柔韧性，又发挥了原子层沉积的涂层的致密性，使防护涂层的综合性能显著提高。又提供了一种能够适应低轨道空间环境的防静电薄膜。能够满足低轨、超低轨、长寿命卫星防静电原子氧防护性能需求
附图说明
[0019]图1为本专利技术技术解决方案的示意图。1
‑
有机基底材料，2
‑
硅氧烷防护涂层，3
‑
氧化铝涂层，4
‑
SiO
x
原子氧防护涂层，5
‑
氧化铟锡防静电涂层。
具体实施方式
[0020]下面结合附图并举实施例，对本专利技术进行详细描述。
[0021]本专利技术提供了一种空间用防静电复合原子氧防护涂层制备方法，空间用防静电复合原子氧防护涂层包括在有机基底材料1上由下至上设置的硅氧烷防护涂层2、氧化铝涂层3、SiO
x
原子氧防护涂层4和氧化铟锡防静电涂层5。其结构如图1所示。SiO
x
中x取值为[1,2]范围内的实数。
[0022]原子氧防护涂层制备方法包括如下步骤：
[0023]步骤(1)将有机基底材料1放置于等离子体增强化学气相沉积设备的反应室内，将反应室抽真空至1
×
10
‑3～10
×
10
‑3Pa。
[0024]步骤(2)将硅源和氧气的混合气体通入镀膜真空腔室中，硅源流量5～50sccm标准毫升每分钟，氧气流量0～500sccm，沉积气压为5～40Pa，沉积功率为200～500W，当硅氧烷涂层厚度达到要求的50～600nm时，关闭设备，得到硅氧烷防护涂层2的试样。
[0025]步骤(3)将步骤(2)中制得的试样放置于等离子体增强原子层沉积设备的反应室内，将反应室本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种空间用防静电复合原子氧防护涂层制备方法，其特征在于，所述空间用防静电复合原子氧防护涂层包括在有机基底材料(1)上由下至上设置的硅氧烷防护涂层(2)、氧化铝涂层(3)、SiO
x
原子氧防护涂层(4)和氧化铟锡防静电涂层(5)；SiO
x
中x取值为[1,2]范围内的实数；所述原子氧防护涂层包括如下步骤：步骤(1)将所述有机基底材料(1)放置于等离子体增强化学气相沉积设备的反应室内，将反应室抽真空至1
×
10
‑3～10
×
10
‑3Pa；步骤(2)将硅源和氧气的混合气体通入镀膜真空腔室中，硅源流量5～50sccm标准毫升每分钟，氧气流量0～500sccm，沉积气压为5～40Pa，沉积功率为200～500W，当硅氧烷涂层厚度达到要求的50～600nm时，关闭设备，得到硅氧烷防护涂层(2)的试样；步骤(3)将步骤(2)中制得的试样放置于等离子体增强原子层沉积设备的反应室内，将反应室抽真空至1
×
10
‑3～10
×
10
‑3Pa；步骤(4)薄膜生长温度为60℃～150℃，铝源单体由氩气携带进入反应室，载气流量为5～30sccm，在步骤(2)中制得的试样表面完成化学吸附反应，时间为0.03～10s；然后用纯氩气吹洗多余单体，流量为20～80sccm，吹洗时间为5～30s；将单体氧源通入反应室，时间为0.03～10s，并与之前吸附的单体铝源进行化学反应，生成氧化铝薄膜；再次用氩气吹洗多余的反应副产物和氧气，流量为20～80sccm，吹洗时间为5～30s；上述过程为1个周期，重复上述多个周期，直到厚度满足要求即可停止设备，氧化铝厚度范围为1～200nm；制得附...

【专利技术属性】
技术研发人员：李中华，李毅，王志民，王艺，何延春，徐嶺茂，赵琳，熊玉卿，王虎，王洁冰，李林，汪科良，
申请(专利权)人：兰州空间技术物理研究所，
类型：发明
国别省市：