涡轮叶片表面薄膜热电偶多界面氧化铝绝缘层制备方法技术

本发明专利技术提供涡轮叶片表面薄膜热电偶多界面氧化铝绝缘层制备方法，包括将所述涡轮叶片试验件置于真空环境中，并对所述试验件的叶背区域进行离子刻蚀；离子刻蚀后保持真空环境，并对所述叶背区域进行第一层的磁控溅射沉积；磁控溅射的靶材材质为氧化铝；溅射沉积后从真空环境中转移到大气环境；分五次进行溅射及退火处理，逐次形成第二层到第六层的氧化铝，从大气环境转移到真空环境中，并进行第七层的磁控溅射沉积；溅射沉积后从真空环境中转移到大气环境。本发明专利技术过调整氧化铝薄膜沉积工艺，在无金属粘接层的条件下，在涡轮叶片表面制备与金属基底结合力强、尺寸薄、绝缘性能优异的多界面氧化铝绝缘层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及绝缘薄膜制备技术，涉及一种涡轮叶片表面薄膜热电偶多界面氧化铝绝缘层制备方法，步骤包括：采用磁控溅射镀膜工艺，通过变温、间歇沉积等方法在航空发动机涡轮叶片表面制备多界面氧化铝绝缘层，绝缘层共分为七层，形成六个界面。通过此方法制备的多界面氧化铝绝缘层与金属基底具有较强的结合力、尺寸薄、绝缘性能优异，为表面薄膜热电偶的稳定电信号传输提供重要支撑。

技术介绍

1、航空发动机的研制是飞机研制中的核心环节，在航空发动机推重比不断增加的过程中燃烧室出口和涡轮进口的平均温度不断提升。因此在高温、高压、强氧化性气体高速冲蚀、热交换剧烈的极端恶劣工况下，实现涡轮叶片等关键部件的表面温度的准确测试极为困难。这些关键部件表面温度参数是发动机设计、材料制造中的关键技术参数，在发动机运行状态监测及故障诊断、气膜冷却技术冷却效果验证、热障涂层隔热效果评价、燃气燃烧效率评估等方面需求迫切。薄膜热电偶测温技术是基于seebeck效应在传统热电偶测温技术和薄膜沉积技术的基础上发展的新型测温技术，通过将两种热电材料附着在绝缘基底上形成薄膜，构成薄膜热电偶。相较于传统热电偶其具有热本文档来自技高网...

【技术保护点】

1.一种涡轮叶片表面薄膜热电偶多界面氧化铝绝缘层制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种涡轮叶片表面薄膜热电偶多界面氧化铝绝缘层制备方法，其特征在于：七个层的总沉积厚度不超过1.8μm。

3.如权利要求1所述的一种涡轮叶片表面薄膜热电偶多界面氧化铝绝缘层制备方法，其特征在于：第一层磁控溅射参数为，调节样品台与射频台的距离d＝70mm；调节真空室真空压力不小于1.0×10-4Pa；恒定沉积温度选自450℃～500℃范围；调节氩气流量使溅射气压调节至[0.2Pa～0.4Pa]，对氧化铝靶材施加[360W～480W]射频功率及[850V～1000...

【技术特征摘要】

1.一种涡轮叶片表面薄膜热电偶多界面氧化铝绝缘层制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

2.如权利要求1所述的一种涡轮叶片表面薄膜热电偶多界面氧化铝绝缘层制备方法，其特征在于：七个层的总沉积厚度不超过1.8μm。

3.如权利要求1所述的一种涡轮叶片表面薄膜热电偶多界面氧化铝绝缘层制备方法，其特征在于：第一层磁控溅射参数为，调节样品台与射频台的距离d＝70mm；调节真空室真空压力不小于1.0×10-4pa；恒定沉积温度选自450℃～500℃范围；调节氩气流量使溅射气压调节至[0.2pa～0.4pa]，对氧化铝靶材施加[360w～480w]射频功率及[850v～1000v]偏压功率；设置样品台转速为3rpm；溅射沉积5h后从真空环境中转移到大气环境；将沉积后的涡轮叶片试验件加热到800℃～1000℃，保温至少1h；保温后的第一层氧化铝厚度不超过300nm。

4.如权利要求1所述的一种涡轮叶片表面薄膜热电偶多界面氧化铝绝缘层制备方法，其特征在于：第二层、第四层以及第六层的磁控溅射参数为，调节样品台与射频台的距离d＝70mm；调节真空室真空压力不小于5.0×10-3pa；在溅射过程中沉积温度采用变温设置，沉积温度由200℃上升为450℃，升温速率50℃/h；调节氩气流量使溅射气压调节至[0.2pa～0.4pa]，对氧化铝靶材施加[360w～480w]射频功率；设置样品台转速为3rpm；溅射沉积5h后从真空环境中转移到大气环境；将沉积后的涡轮叶片试验件加热到800℃～1000℃，保温至少1h；保温后的每层氧化铝厚度不超过300nm。

5.如权利要求1所述的一种涡轮叶片表面薄膜热电偶多界面氧化铝绝缘层制备方法，其特征在于：第三层和第五层的磁控溅射参数为，调节样品台与射频台的距离d＝70mm；调节真空室真空压力不小于5.0×10-3pa；恒定沉积温...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗炳威，田青云，马可欣，罗飞，王素杰，周海涛，胡春文，
申请(专利权)人：中国航发北京航空材料研究院，
类型：发明
国别省市：