气溶胶涂覆方法及该方法形成的耐等离子体构件的制作方法
【技术领域】
[0001] 本公开涉及一种气溶胶涂覆方法及利用该方法所形成的耐等离子体构件;更具体 地，本公开涉及一种气溶胶涂覆方法及利用该方法所形成的耐等离子体构件，在该涂覆方 法中利用载气喷射陶瓷颗粒从而在基底上形成涂膜。
【背景技术】
[0002] 在基底上形成薄膜的方法包括例如细颗粒束沉积工艺和气溶胶工艺的各种方法 中的一种方法。
[0003] 根据气溶胶工艺，从喷嘴中朝向基底喷射含有陶瓷颗粒的气溶胶从而使细颗粒撞 击到基底。然后，利用撞击力在基底上形成陶瓷涂膜。关于气溶胶工艺的现有技术的一个例 子公开于韩国专利公开第2002-0053563号。
[0004] 细颗粒允许利用载气从喷射孔中朝向基底的表面输送具有纳米尺寸的陶瓷颗粒。 然后，在陶瓷颗粒通过喷射孔时，陶瓷颗粒会减弱喷射孔中的颗粒流动性。这是因为在输送 陶瓷颗粒时陶瓷颗粒会由于静电而粘附到喷射孔(例如喷嘴)和连接喷嘴与给料机的供给 管路。在这种情况下，由于粘附到喷射孔的陶瓷颗粒，因而会使喷射孔堵塞。结果，陶瓷颗粒 被不均匀地提供至基底的表面，因此会减弱由陶瓷颗粒所组成的陶瓷涂膜与基底之间的附 着力进而会使陶瓷涂膜的等离子体耐受性变差。
【发明内容】
[0005] 技术问题
[0006] 本公开提供一种气溶胶涂覆方法，该方法可以提高陶瓷涂膜与基底之间的附着力 并进而提高陶瓷涂膜的等离子体耐受性。
[0007] 本公开还提供一种具有提高的陶瓷涂膜与基底之间的附着力和提高的等离子体 耐受性的耐等离子体构件。
[0008] 技术方案
[0009] 根据一个示例性实施例提供一种气溶胶涂覆方法，其中实施具有第一平均粒径 (D50)的初级陶瓷颗粒的热处理工艺从而形成具有大于第一平均粒径(D50)的第二平均粒 径(D50)的微米尺寸的陶瓷颗粒。其后，将陶瓷颗粒与载气混合而形成气溶胶。朝向基底喷 射该气溶胶从而在基底上形成陶瓷涂膜。
[0010] 在本公开的一个实施例中，第二平均粒径可具有4.5-12. Ομπι的范围。
[0011]在本公开的一个实施例中，热处理工艺可在从500°C到1，400°C范围内的温度下实 施。此外，热处理工艺可在从l，〇〇〇°C至1，200°C范围内的温度下实施。
[0012]在本公开的一个实施例中，热处理工艺可包括多级加热部分、温度维持部分、和冷 却部分。多级加热部分可相继地包括第一加热部分、暂停部分、和第二加热部分;第二加热 部分可具有低于第一加热部分的温度升高速率。另外，温度维持部分可具有在1-5小时范围 内的维持时间。冷却部分可具有不大于270°C/小时的冷却速率。
[0013] 根据另一个示例性实施例，耐等离子体构件包括基底、和利用任何上述气溶胶涂 覆方法而形成于基底上的陶瓷涂膜。陶瓷涂膜可具有在14.0-17.5MPa范围内的与基底的附 着力。另外，陶瓷涂膜可具有在400-550HV(维氏硬度）范围内的硬度。当通过采用700W的功 率并且使用氟碳气体作为蚀刻气体的等离子体蚀刻来测量蚀刻速率时，陶瓷涂膜可具有在 0 · 52-0 · 58ym/h范围内的蚀刻速率。
[0014] 有利效果
[0015] 在根据本公开实施例的气溶胶涂覆方法和陶瓷涂膜中，对初级陶瓷颗粒进行加热 处理从而获得具有增大的平均粒径的陶瓷颗粒，并且在热处理工艺中使用如此获得的陶瓷 颗粒来增加陶瓷颗粒的体积和重量。因此，在其中将陶瓷颗粒与载气一起喷射的情况下，可 以增加动能从而提高涂覆于基底表面上的陶瓷颗粒之间的结合力，并且可以提高涂膜的形 成速率。另外，因为经过喷射孔喷射具有增加的动能的陶瓷颗粒，所以陶瓷颗粒可以克服喷 射孔与陶瓷颗粒之间的静电引力，因此可以顺畅地朝向基底喷射陶瓷颗粒。
[0016] 另外，因为通过热处理工艺而使初级陶瓷颗粒的形状多样化，所以改善了喷射孔 中的颗粒流动性。结果，提高了涂膜的均匀性，因此陶瓷涂膜可以具有提高的与基底的附着 力和等离子体耐受性。
【附图说明】
[0017] 图1是说明根据本发明的一个示范性实施例的气溶胶涂覆方法的流程图。
[0018] 图2是说明图1的热处理工艺中的温度曲线的线图。
【具体实施方式】
[0019] 在下文中，将参照附图详细地描述气溶胶涂覆方法及由该方法所形成的陶瓷涂 膜。因为本发明允许存在各种改动和许多实施例，所以将在附图中图示说明具体实施例并 且在书面描述中详细地描述具体实施例。然而，这并非意图将本发明局限于【具体实施方式】， 并且应当理解的是不背离本发明精神和技术范围的所有改动、等同物和替代物均包含在本 发明中。在附图中类似的附图标记代表类似的元件。在附图中，为了清楚起见将各结构的尺 寸放大。
[0020] 虽然如"第一"、"第二"等的术语可用于描述各种元件，但这种元件不应局限于上 述的术语。上述的术语仅用于将一个元件与另一个元件加以区别。例如，在不背离本公开的 权利范围的前提下可将第一元件称为第二元件，同样地可将第二元件称为第一元件。
[0021] 在以下的描述中，技术术语只是用于解释具体示例性实施例而不是限制本发明。 单数形式的术语可包含复数形式，除非提及相反的情况。"包含（include)"，包括 (comprise)"、"包含（including)"、或"包括(comprising)"的含义具体说明了特性、图、工 艺、操作、部件、零件、或者其组合，但不排除其它的特性、图、工艺、操作、部件、零件、或者其 组合。
[0022] 除非另有规定，本文中所使用的包含技术和科学术语的所有术语具有与本发明所 属领域的技术人员通常所理解的相同的含义。还应当理解的是，例如在常用词典中所定义 的术语应当被解释成具有与它们在相关领域的背景中的含义一致的含义，并且将不以理想 化的或过于正式的方式进行解释，除非本文中明确地如此定义。
[0023] 图1是说明根据本公开的一个示范性实施例的气溶胶涂覆方法的流程图。图2是说 明图1的热处理工艺中的温度曲线的线图。
[0024] 参照图1和图2,在根据本公开的一个示范性实施例的气溶胶涂覆方法中，首先对 初级陶瓷颗粒实施热处理工艺（S110)。初级陶瓷颗粒可包括含铝的氧化物、含氧化钇的氧 化物、二氧化钛、硅颗粒(如钇铝石榴石(YAG))、或者其混合物。初级陶瓷颗粒具有第一平均 粒径（D50)。例如，初级陶瓷颗粒可具有在Ιμπι至20μπι范围内的粒径分布。第一平均粒径 (D50)可以是 3·5μπι。
[0025] 通过热处理工艺而形成陶瓷颗粒。这些陶瓷颗粒可具有大于第一平均粒径的第二 平均粒径。
[0026]亦即，通过热处理工艺使初级陶瓷颗粒发生团聚，因此陶瓷颗粒可具有增大的体 积和增大的第二平均粒径(D50)。因为陶瓷颗粒具有增大的体积和粒径，所以在随后的涂覆 工艺中陶瓷颗粒可具有增加的动能，在该涂覆工艺中朝向基底喷射陶瓷颗粒从而形成陶瓷 涂膜。结果，可以增加涂覆于基底表面上的陶瓷颗粒之间的结合力。
[0027] 此外，因为陶瓷颗粒具有微米尺寸的增大的第二平均粒径，所以在陶瓷颗粒的涂 覆工艺中当从喷射孔中喷射陶瓷颗粒时可以提高喷射孔中的颗粒流动性。亦即，陶瓷颗粒 具有增加的动能。另外，当经过喷射孔喷射陶瓷颗粒时，陶瓷颗粒可以克服喷射孔与陶瓷颗 粒之间的静电引力因此可以顺畅地朝向基底喷射陶瓷颗粒。结果，可以防止其中陶瓷颗粒 粘附到喷射孔而将喷射孔堵塞的喷射孔堵塞。此外，因为经过喷射孔将陶瓷颗粒均匀地提 供在基底上，所以包含在基底上的陶瓷颗粒的陶瓷涂膜可以具有均匀的特性。
[0028] 同时，在通过将陶瓷原料粉碎而制备初级陶瓷颗粒的情况下，会在陶瓷颗粒的表 面产生微裂纹或表面应力。初级陶瓷颗粒的热处理工艺可减小初级陶瓷颗粒的表面应力。 因此，可以在随后的使用通过对初级陶瓷颗粒进行热处理所形成陶瓷颗粒的气溶胶工艺 中，防止陶瓷颗粒被粉碎。因此，在气溶胶工艺中所形成的陶瓷涂膜可以具有提高的强度和 针对基底的附着力。此外，因为初级陶瓷颗粒的角部被修整，所以陶瓷颗粒可具有类似于球 形形状的多边形形状。结果，可以防止其中陶瓷颗粒粘附到喷射孔而将喷射孔堵塞的喷射 孔堵塞。
[0029] 参照图1和图2，陶瓷颗粒可具有在4.5-12. Ομπι范围内的第二平均粒径(D50)。在其 中陶瓷颗粒具有小于4.5μπι的平均粒径的情况下，在经过喷射孔实施涂覆工艺时会发生喷 射孔的堵塞，因此会使陶瓷涂膜的均匀性变差，进而会使陶瓷涂膜的等离子体耐受性变差 并且可减小基底与陶瓷涂膜之间的附着力。另一方面，在其中陶瓷颗粒具有大于12.ομπι的 平均粒径的情况下，由于陶瓷颗粒体积的增大因而陶瓷颗粒的动能过度地增加从而在涂覆 工艺期间侵蚀现有的涂膜超过预定时间，因此会使涂膜的工艺效率相当程度地下降。
[0030] 热处理工艺可在500°C至1，400°C范围内的温度下实施。当热处理工艺的温度低于 500°C时，因为通过热处理工艺所形成的陶瓷颗粒未能具有足够的平均粒径，所以不能充分 地提高陶瓷涂膜与基底之间的附着力、涂膜的硬度和等离子体耐受性。另一方面，当热处理 工艺的温度超过1，400°C时，会过度地增大陶瓷颗粒的平均粒径。此外，热处理工艺可在1， 000°C至1，200°C范围内的温度下实施。
[0031] 参照图2,热处理工艺可包括：多级加热部分(tl)、温度维持部分（t2)和冷却部分 (t3)。亦即，在其中初级陶瓷颗粒被快速地加热或冷却的情况下，初级陶瓷颗粒经受热冲 击，因此会容易地将陶瓷颗粒粉碎，因此会降低用陶瓷颗粒所形成的陶瓷涂膜的强度。因 此，在热处理工艺按上述温度曲线执行的情况下，可减少对初级陶瓷颗粒的热冲击。
[0032] 具体地，可提供多级加热部分。在多级加热部分中，首先以较高的温度升高速率加 热初级陶瓷颗粒，然后在相对较低的温度升高速率下进行加热。因此，因为在初期在相对较 低的温度范围内以较高的温度升高速率实施加热工艺，所以可缩短工艺时间，并且因为在 后期在相对较高的温度范围内以较低的温度升高速率实施加热过程，所以可抑制对初级陶 瓷颗粒的热冲击。结果，可提供其中当加热温度升高时逐渐地减小温度升高速率的多级加 热部分。
[0033] 例如，多级加热部分可包括二级加热部分。能够将温度从室温升高到为最高温度 的第二温度(T2)的二级加热加热部分可包括:其中在第一加热时间（tla)期间温度以第一 加热速率从室温升高到第一温度（T1)的第一加热部分；其中在预定的时间（即，暂停期 (t