一种镀银铝材料表面制备非晶碳涂层的方法技术

本发明专利技术公开了一种镀银铝材料表面制备非晶碳涂层的方法，包括基体预处理、离子清洗、电弧放电和碳离子沉积；该方法制备的非晶碳薄膜中SP2键结构含量≥50％，表面二次电子发射系数≤1.39；与没有镀ta-C膜的样品相比，表面二次电子发射系数减小35％，是非常适合选用的抑制表面二次电子发射的涂层材料。本发明专利技术提供了一种抑制镀银铝基表面二次电子发射的技术，为大功率微波器件提高二次电子倍增放电的阈值提供一种可行有效的方法。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于离子束材料表面改性
，涉及ー种非晶碳涂层的制备方法，尤其是ー种镀银铝材料表面制备非晶碳涂层的方法。
技术介绍
近年来，通信、遥感和卫星系统中使用的大功率微波器件的设计方法和技术手段有了长足的进步。我国通信卫星有效载荷正在向大容量、大信道、大功率方向发展，近年来成功发射的卫星中，最大的单信道饱和功率已高达120W以上。但是，二次电子倍増放电仍然是ー个容易反复发作的问题，因而受到越来越多的关注，抗二次电子倍増放电是卫星技术中的急待解决的问题之ー。减小微波器件表面二次电子发射系数是ー种非常有效的抗二次电子倍增放电的方法，而镀银铝基体表面涂层不同材料特性，以及表面微结构变化等因素都影响表面二次电子发射系数，因此通过改变表面涂层材料及表面微结构能够有效的调控表面二次电子发射系数。可以提高在微波器件中二次电子倍增放电的阈值。目前在铝基表面镀银膜广泛引用于微波器件的抗二次电子倍增放电，但是由于银的二次电子发射系数不是特别小，这ー技术抗二次电子倍增放电的能力有限，因此急需要ー种新的技术手段来减小铝基表面银膜的二次电子发射系数。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服上述现有技术的缺点，提供ー种镀银铝材料表面制备非晶碳涂层的方法，该方法制备的非晶碳薄膜涂层，涂层薄，导热性好，具有导电性，同时二次电子发射系数小，非常适合应用在微波器件表面抑制表面二次电子发射，提高微波器件二次电子倍增放电的阈值。本专利技术的目的是通过以下技术方案来解决的该种镀银铝材料表面制备非晶碳涂层的方法，具体包括以下步骤(I)基体预处理首先对作为基体的镀银铝材料表面进行酒精脱水，然后放入丙酮溶液中，用超声波清洗，氮气吹干；(2)离子清洗将预处理后的基体放入镀膜机真空室的转台上进行离子清洗；(3)形成非晶碳薄膜启动过滤电弧离子源，离子源的工作气压为2.0X10_49. 0X10_4Pa，电弧电流为80-90A，石墨靶阴极的碳纯度为99. 99%，通过电弧放电产生的局部高温使石墨表面气化成碳原子和分子，在放电室中进ー步电离后形成碳离子，电离的碳离子通过磁过滤器过滤掉中性石墨大颗粒后，过滤后将碳离子沉积在基体表面，形成非晶碳薄膜。 进ー步，上述步骤(2)中离子清洗具体为采用冷阴极离子源，进行离子清洗，离子源通入氩气，流量为12sccm，保持真空室气压2. 8X10_2Pa，离子源的放电电压为400V-600V，放电电流为100mA-200mA，引出电压为1000V-1200V，引出电流50mA-100mA，轰击部件10-30分钟，离子源纵向均匀尺寸为40mm，转台以3r/min的线速度旋转，保证横向清洗均匀。 进一步，上述步骤(3)中将碳离子沉积的具体方法为偏压采用直流脉冲，电源占宽比为I : 1，偏压幅值为200V，转台以3r/min的线速度旋转，保证基体涂层横向均匀，磁场扫描线圈沿基体的纵向扫描，扫描的频率为50Hz，基体温度< 80°C，基体的涂层厚度为7nm。以上基体表面形成的非晶碳薄膜涂层为非晶结构，涂层中SP2键结构含量>50%，表面二次电子发射系数< I. 39。本专利技术具备以下有益效果采用本专利技术的方法在镀银的铝材料表面形成的非晶碳涂层为非晶结构，涂层中SP2键结构含量> 50%，表面二次电子发射系数< I. 39 ;与没有镀非晶碳薄膜的样品相比，表面二次电子发射系数减小35 %，是非常适合选用的抑制表面二次电子发射的涂层材料。附图说明图I为实现本专利技术方法所使用装置的结构示意图；图2为S型双弯管磁过滤装置的结构示意图；图3为本专利技术所制备涂层的拉曼光谱图，定性的计算SP3键结构；图4为本专利技术所制备涂层的表面二次电子发射系数图。图I中1-过滤电弧离子源；2_S型磁过滤装置；3_真空室；4_冷阴极离子源；5-工装转台；6_工装架；7_抽气口 ；8_进气口 ；9_真空计；10_磁扫描线圈；11_石墨阴极；具体实施例方式下面结合附图对本专利技术作进一步详细说明本专利技术提供了一种镀银的铝材料表面制备非晶碳涂层的方法，所述的镀银的铝材料统称为基体，包括下列步骤(I)基体的预处理首先对基体表面进行酒精脱水，然后放入丙酮溶液中，并用超声波清洗，最后用氮气吹干；(2)将清洗后的镀件装入工装架6，立即放入镀膜机真空室3中的工装转台5上，如图I所示，防止再次污染，影响镀膜质量。涂层镀膜设备至少包括过滤电弧离子源1，S型磁过滤装置2，真空室3，冷阴极离子源4，工装转台5，工装架6，抽气口 7，进气口 8，真空计9,磁扫描线圈10,石墨阴极11。米用磁扫描,扫描方向在真空室纵向,横向扫描依靠转台的旋转保障，使镀膜在一个平面进行扫描，保证镀膜的均匀性。(3)采用一个冷阴极离子源4，进行离子清洗，离子源通入氩气，流量为12sccm，保持真空室气压2. 8 X l(T2Pa，离子源的放电电压为400V-600V，放电电流为100mA-200mA，弓I出电压为1000V-1200V，引出电流50mA-100mA，轰击镀件10-30分钟，离子源纵向均匀尺寸为40mm,转盘以3r/min的线速度旋转，以保证横向均勻；(4)关掉离子源，启动过滤电弧离子源，本专利技术制备非晶碳，采用一种S型的过滤阴极电弧离子源，离子源的工作气压为8X10_4Pa，电弧电流为80A，石墨靶阴极11的碳纯度为99. 99%。首先通过电弧放电产生的局部高温使石墨表面气化成碳原子、分子，在一个放电室中，进一步的电离后，使电离的碳离子通过图2所示的一个S型双弯管磁过滤装置2，磁过滤装置2电流为10A，中性石墨大颗粒被过滤掉，提高了薄膜致密度，降低表面粗糙度，通过磁过滤装置2的碳离子被沉积在镀银的铝片表面，形成非晶碳薄膜。偏压采用直流脉冲，电源占宽比为I : 1，偏压幅值为200V，工件转盘以分钟3r/min的线速度旋转，以保证镀件涂层在横向均匀，镀件的纵向由一个磁场扫描完成，磁扫描线圈10沿镀件的纵向进行扫描，扫描的频率为50Hz，镀膜过程中，镀件表面温度不超过80°C，镀银的铝材料不会变形。镀银的铝表面的非晶 碳涂层厚度一般为7nm。为了保证薄膜纯度，采用纯度为99. 99%的石墨阴极靶，为了保证薄膜高质量，偏压要稳定，沉积离子能量要控制在80_120eV。在上述工艺条件下，可以保证镀银的铝表面制备出非晶碳膜具有良好的结合力、平整的表面；参见图3所示，通过对照涂层拉曼光谱可得到涂层的SP2键结构含量< 50% ；参见图4所示，涂层表面二次电子发射系数< I. 39，与没有镀非晶碳薄膜的样品相比，二次电子发射系数减小35%，表明涂层有良好的抑制表面二次电子发射的特性。以下给出本专利技术的几种具体实施例实施例I(I)基体预处理首先对作为基体的镀银铝材料表面进行酒精脱水，然后放入丙酮溶液中，用超声波清洗，氮气吹干；(2)离子清洗将预处理后的基体放入镀膜机真空室的转台上进行离子清洗，具体为采用冷阴极离子源，进行离子清洗，离子源通入氩气，流量为12Sccm，保持真空室气压2. 8 X 10_2Pa，离子源的放电电压为600V，放电电流为IOOmAmA,弓丨出电压为1200V，引出电流50mA，轰击部件10分钟，离子源纵向均匀尺寸为40mm，转台以3r/min的线速度旋转，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：赵玉清，张娜，康永锋，陈仙，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：