表面多孔金属膜的制备工艺制造技术

本发明专利技术实施例提供了一种热喷涂方法，其系在预期表面形成一保护多孔涂层。此外，实施例还提供了一种热电弧喷涂方法，例如：双丝电弧喷涂，对表面进行涂层。本发明专利技术可在双丝电弧喷涂方法中，参考使用铝和硅合金，从而在基质和镀膜机部位的表面，形成牺牲和保护涂层。镀膜机部件，例如：可以为溅射系统。该方法可使用预先限定范围的硅与铝合金，来改良铝的物理特性，进而避免给涂层表面带来损伤，例如：涂层和涂层表面的层离和剥落。此外，溅射过程中的缺陷发生率也得以大幅降低。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术主要涉及ー种基质的材料涂层方法，尤其涉及一种通过双丝电弧喷涂法，进行铝及其合金的多孔金属膜制备方法。
技术介绍
溅射エ艺在不同エ业制造过程中，都有得到应用，例如半导体集成电路和磁性媒体，从而在溅射镀膜机的不同部位，形成牺牲和保护涂层。这些保护涂层用来保护溅射系统中所用的溅射镀膜机上面的某些关键部件，并延长其寿命。该关键部件指的是保护罩、晶片载具和磁盘载具等部件。换句话来说，保护涂层也可以通过电镀及双丝电弧喷涂、火焰喷涂、等离子喷涂等热涂层方法，进行制备。在溅射过程中，存在的ー个主要问题是，由于涂层表面层离和剥落原因，而造成颗 粒的产生。这种剥落和层离现象，是引起硅晶片和磁盘等的基质表面缺陷的主要原因。经热喷涂方法产生的铝，是溅射镀膜机部件表面上沉积的物质中，最常见的ー种保护涂层中。虽然铝在一般情况下都会带来有利影响，但铝保护涂层和溅射材料的物理特性，却造成层离和剥落，进而产生颗粒，从而带来了上述不利影响。采取措施以降低溅射铝材料带来的不利影响。通过添加不同剂量的另ー种元素，即用硅(Si)来改变铝材料的物理特性，从而更加确保物理特性的一致性，特别是确保铝-硅保护涂层、溅射材料和部件基质之间的热特性，最終降低层离和剥落的发生频率，以免产生颗粒。尝试通过不同硅合成比例，如铝-6%硅这样的铝硅双丝电弧喷涂法，制备保护涂层。结果却不尽如人意。众所周知，热喷涂制备得到的是柱状多孔结构。然而，在含6%硅的情况下，多孔支架结构的刚性不够，基本上取决于材料的強度，从而进一歩造成涂层的破损和破裂，最后导致剥落。
技术实现思路
本专利技术实施例公开了ー种基质多孔金属膜的制备方法。该方法包括对基质上的金属进行热喷涂，以在基质表面形成金属膜，之后再对金属膜进行机械处理，以去除松散颗粒，再对表面进行光制，打圆尖角锐边并重新对金属膜开孔，最后在光滑的高比表面涂层打底。其中，基质上喷涂的金属与硅合金，含量为59Γ15%。另外，本专利技术实施例还公开了一种基质多孔金属膜的制备装置。该装置包括ー个喷嘴，其系用来将基质上的金属合金热喷涂在基质上，从而形成金属膜。喷涂的金属合金包含硅，含量为金属合金总重的59Γ15%。其中，对金属膜进行处理后可以去除松散颗粒，再对基质表面进行光制，打圆尖角锐边并重新对金属膜开孔，最后在光滑的高表面区涂层打底。这里提到的喷嘴直径约为I. 5mm，而且喷嘴是在化学还原环境中对基质上的金属进行喷涂。一方面，本专利技术公开了铝-12%硅的主要优点，它结合了特定应用领域中，合理工艺參数的改良材料的特性。12%硅被用来形成刚性多孔结构，从而确保产生的镀层，具有高粗糙度(高光滑度)(600-900Ra)以及光滑的形态(低光滑度)。因此，在保持溅射层以及阻止释放薄片和颗粒的同时，避免了结构的断裂。一方面，本专利技术公开了该方法表面喷涂所用的金属，其系以金属丝的形式进行喷涂。另外，金属丝的直径在1Γ16量规之间。另ー方面，本专利技术公开了ー种以粉末金属的形式进行喷涂的金属。另ー方面，本专利技术公开了ー种以熔融金属的形式进行喷涂的金属。根据本专利技术的另一方面，涂层的表面是在热涂层之前或同时进行活化和清洁。根据本专利技术的另一方面，采用表面制备、热喷涂和后期机械处理方法，从而确保获得的粗糙度为金属膜的均方根高度，即60(Γ1500微英寸。此外，表面的制备使用了高压冲洗方法。另ー方面，本专利技术公开了ー种热喷涂方法，其在无氧化环境中进行。或者，在化学·还原环境中进行。合理參数被用来制备金属膜，采用热喷涂方法。一方面，本专利技术公开了ー种热喷涂法，其系通过35 200Α直流的电弧电流，以及15飞OV直流的电弧电压，进行电弧喷涂。而且，在另一方面，本专利技术就这些參数公开了ー种载体气体，将其用在热喷涂方法中，从而确保压力维持在40(T800KPa之间。根据本专利技术的一方面，喷涂的原点自涂层表面起为l(T25cm，而喷涂到表面的角度为 60 120。。最后，根据本专利技术的一方面，该方法的目的是为了形成10(T300mm的喷涂金属膜。另ー方面，本专利技术公开了ー种多孔金属膜，其孔隙率为4(Γ80体积百分数。附图说明本专利技术通过图I飞加以说明。这些附图旨在说明本专利技术的实质，以及本专利技术的很多不同优选配置。尽管如此，它们不应限定可能配置的范围。图I是铝-硅系统在硅约为12%时最小熔点的相位图；图2是喷砂处理之后，使用双丝电弧喷涂方法之前，镀膜机部件表面的SEM照相图；图3是载具表面通过双丝电弧喷涂法之后，喷涂上铝-12%硅的SEM照相图；图4和图5是Anelva溅射工具的磁盘载具的典型实例图；且图6(a)和(b)是双丝电弧喷涂法中所用的加强型喷嘴的外观设计图。具体实施例方式本专利技术公开了满足规定要求的特定专利的主題。尽管如此，本说明书不仅限于本次公开范围。本文中描述的原则也可在很多不同方面得到体现。通过结合某些实施例而不是所示的所有实施例附图中，示例实施例得到了更充分的描述。本文公开了描述的实施例，至此，本次公开满足相应的法律規定。本文中的所有同类数均代表同类元素。本专利技术涉及ー种方法和装置，其系在基质上形成ー层金属保护涂层。该保护涂层是采用金属，即具有特定比例59Γ15%的硅丝，并通过双丝电弧喷涂法而形成的。涂层金属可从由铝、钛、铜、镍和其合金构成的ー组中选择。在一个实施例中，保护涂层是采用铝-硅12%的铝-硅双丝，并通过双丝电弧喷涂法而形成的。使用铝-硅12%的要义在于其结合了改良材料的特性和合理的エ艺參数，适用于特定应用领域。因此，高性能的该涂层(含铝-硅12%)符合特定的应用范围。具体而言，它保证了均匀性，并降低了溅射基质层上的缺陷发生数。在一个实施例中，高比表面多孔涂层的制备，可以通过选择合理的參数以及到位的光制得以实现。在一个实施例中，光制可通过使用ニ氧化碳、氮气和超声波清洗而完成。在电弧喷涂区域内(80%)，大量气孔的高比表面多孔涂层的制备，可通过ー个两阶段方法形成两层涂层的方法而得以实现。在第一个阶段，先产生ー个极细层，牢牢粘附和粘结在基质上。在第二个阶段，再产生ー个具有高粗糙度的多孔层。高粗糙度的多孔层可捕获浮动颗粒，并使颗粒以稳定的结构在溅射工具中保持较长的循环时间。此外，通过使用ニ氧化碳/氮气/超声波，可产生最大多孔体积干净空间，使得电弧喷涂材料具有较大的容积。根据本专利技术的一个实施例，參考图1，即铝-硅系统在硅约为12%时最小熔点的相位图。“双丝电弧喷射”等热喷涂方法，可用在预期表面形成多孔材料的涂层中。表面的涂 层材料可为金属、合金、陶瓷等。在一个实施例中，金属可以丝的形式添加到热弧焊机中，并喷涂在表面。在另ー个实施例中，金属可以粉末金属的形式添加。在另ー个实施例中，金属可以熔融金属的形式喷涂在表面上。在一个实施例中，其中喷涂在表面的金属为丝形式，直径为1Γ16量规。在热喷涂过程中，保护涂层可通过双丝电弧喷涂法，并使用铝-硅12%的铝-硅双丝而形成。添加硅会降低铝的熔点(见图I所示)。此外，如图所示，铝-硅12%的合金熔点约为575°C。由于添加硅而造成的低熔点确保了基质表面的高流动性。熔融金属合金(铝-硅12%)可朝涂层表面推进或喷涂。在一个实施例中，喷涂的原点自涂层表面起为l(T25cm，而喷涂到表面的角度为6(Γ120°。此外，表面的这种高流动性确保了本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基质多孔金属膜的制备方法，包括将基质金属热喷涂后，在上面形成一层金属膜；并对金属膜进行机械处理以去除松散颗粒，再对表面进行光制，打圆尖角锐边并重新对金属膜开孔，最后在光滑的高比表面涂层打底。其特征在于，基质上喷涂的金属与硅合金，含量为5%~15%。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：伊扎克·万尼奥克，莱奥·门德洛维奇，
申请(专利权)人：佩尔西斯工程有限公司，
类型：发明
国别省市：