一种防止边界脱落的等离子体喷涂氧化钇涂层制备方法与流程

本发明涉及一种热喷涂制备陶瓷涂层领域，特别是具有高硬度及高拉伸力涂层要求的涂层领域制备方法。

背景技术：

随着半导体设备的不断发展，对刻蚀腔内的铝制零部件的耐腐蚀性要求越来越高。传统的铝制零部件采用阳极氧化的方式，在铝制零部件表面形成一层阳极膜来耐腐蚀，但其耐腐蚀性已不能满足先进半导体设备的要求，铝制零部件的寿命降低，其更换频率越来越高，目前，很多企业采用在铝基体上喷涂氧化钇的方式来增强其耐腐蚀耐磨性能，而随着上机使用时间的延长，涂层表面不会出现大的问题，却往往在涂层边界处发生脱落、剥离、腐蚀等情况，导致零件整体表面面临报废或重修等问题，严重浪费成本影响生产。

在氧化钇涂层边界区域喷涂层之前，首先进行硬质阳极氧化层制备，可有效避免这个问题，硬质阳极氧化层相比铝基材具有更高的硬度，更好的耐腐蚀性和结合力，首先在零件边界区域制备阳极氧化层可以增强边界区域抗腐蚀能力和结合力，随后在阳极氧化层上制备氧化钇涂层，可以起到更优秀的性能，采用大气等离子喷涂制备氧化钇涂层，一方面原因是因为采用热喷涂的方式制备的氧化钇涂层的致密性更好，与基体的结合力更好。另一方面是在刻蚀腔内，是刻蚀气体在侵蚀铝制零部件时，传统的氧化铝涂层中的铝原子比钇原子轻，氧化钇的耐物理腐蚀性更好；氧化钇的活性比氧化钇的活性大，更易与刻蚀气体反应，所获得的氟化钇比氟化铝更不易蒸发，因此氧化钇的耐化学腐蚀性比氧化铝更好。

技术实现要素：

本发明的目的是通过如下技术方案实现的：

一种防止边界脱落的等离子体喷涂氧化钇涂层制备方法，该涂层制备方法包括以下步骤：

(1)将所需喷涂的零件表面整体进行喷砂处理；

(2)对零件边界以外区域进行遮蔽；

(3)对零件边界区域进行硬质阳极化涂层处理；

(4)对零件整体区域进行大气等离子体氧化钇涂层制备。

步骤(1)所述的喷砂处理，选用白刚玉砂材进行喷砂，设备为自动喷砂或手动喷砂，喷砂压力30-50psi，喷砂后粗糙度在3.75-7.5μm之间。

所述步骤(3)硬质阳极氧化层，在边界5mm处进行制备，膜厚在50-90μm，制备后使用纯水封孔3-6小时。

所述步骤(4)氧化钇涂层制备工艺参数如下：氩气流量是50-120nplm，氢气流量是5-15nplm，喷涂距离130-180mm，电流是450-510a，载气流量是2-5.5slpm，送粉速率是30-70g/min，喷枪移动速度1100-1600mm/sec。

所述步骤(4)氧化钇涂层粉末要求如下：纯度在99.0％以上，粉末粒径在35-53um之间。

所述步骤(4)氧化钇涂层性能如下：涂层厚度在200-300μm，涂层粗糙度在2.6-6μm之间，耐盐酸腐蚀时间＞2.5小时，耐击穿电压4300v，涂层结合力＞14mpa，显微硬度＞3gpa，涂层孔隙率＜5％。

本发明的有益效果是：

1.本发明选用的氧化钇边界区域喷涂前制备阳极氧化层，相比铝基材喷涂氧化钇涂层，具有更高的硬度，结合力，耐腐蚀性和耐击穿电压性，使边界更不易脱落，使用周期长。

2.本发明选用的氧化钇边界区域喷涂前制备阳极氧化层，可以有效减少零件由于边界脱落腐蚀所导致的重工报废数量，有效节约成本。

附图说明

图1本实施方式放大200倍的氧化钇涂层表面形貌的sem照片。

图2实施方式放大1000倍的氧化钇涂层表面形貌的sem照片。

图3实施方式放大3000倍的氧化钇涂层表面形貌的sem照片。

图4实施方式放大200倍的氧化钇涂层截面形貌的sem照片。

图5实施方式放大1000倍的氧化钇涂层截面形貌的sem照片。

图6实施方式放大3000倍的氧化钇涂层截面形貌的sem照片。

具体实施方式

下面结合说明附图1-6及实施例对本发明进一步详细说明。

首先，使用遮蔽胶带，遮蔽住零件其他位置，选用36#白刚玉砂材对表面进行喷砂，喷砂压力42psi，获得粗糙度5.6μm，对所需涂层的零件边界5mm处进行前处理，制备硬质阳极氧化层，电流密度1.5a/dm2，制备膜厚65μm，制备后使用纯水封孔，封孔时间3.5小时。硬质阳极氧化层制备后，对零件整体表面进行氧化钇涂层制备，氩气流量90nlpm,氢气流量8nlpm,喷涂距离150mm，电流480a，载气流量2.8slpm，送粉速率是45g/min，喷枪移动速度1300mm/sec。所得到涂层厚度230μm，涂层孔隙率2.7％左右，拉伸力14.3mpa，平均显微硬度3.1gpa，耐腐蚀性4.5小时。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可有各种更改和变化。本发明可用于半导体行业的各种需要具有耐腐蚀功能涂层的零部件，但也不仅仅限制于半导体领域。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种防止边界脱落的等离子体喷涂氧化钇涂层制备方法，该技术使用大气等离子体喷涂设备进行制备。制备方法为：(1)将所需喷涂的零件表面整体进行喷砂处理；(2)对零件边界以外区域进行遮蔽；(3)对零件边界区域进行硬质阳极化涂层处理；(4)对零件整体区域进行大气等离子体氧化钇涂层制备。该方法获得的氧化钇涂层具有高硬度，高致密性，高抗拉伸性，耐腐蚀及抗电压性均有很优异的性能指标，氧化钇涂层边界也有很好的结合力，不会发生脱落现象。

技术研发人员：王嘉雨;郑广文;郁忠杰;徐俊阳;李加
受保护的技术使用者：沈阳富创精密设备有限公司
技术研发日：2018.11.29
技术公布日：2019.04.12