本发明涉及一种热喷涂涂层的制备技术，特别是一种通过等离子喷涂系统在铝箔上制备钛酸铜钙高介电陶瓷涂层的方法。
背景技术：
钛酸铜钙（cacu3ti4o12）是一种电子陶瓷材料的基础原料，是电子陶瓷中使用较为广泛、用量较大的重要原料之一。钛酸铜钙化合物为钙钛矿立方晶系结构。最近文献报道了cacu3ti4o12具有反常的巨介电常数(ε≈104-105)和极低的损耗(tgδ≈0.03)，特别是在很宽的温区范围内(100-400k)介电常数值几乎不变，反映了介电响应的高热稳定性。且不需要特殊的制造过程，烧结温度也不高，约为1000℃~1100℃上下，是一般介电材料难以达到的性质。这些良好的综合性能，使其可以在高密度能量存储、薄膜器件(如mems、gb-dram)、高介电电容器等一系列高新技术领域中得到广泛的应用。
研究表明，钛酸钡具有较高的介电常数，通过等离子喷涂技术制备的钛酸钡涂层具有较高的介电常数，从而使获得的陶瓷涂层具有良好的耐久性。与钛酸钡相比，巨介电常数材料钛酸铜钙更具潜力，具有超高的介电常数，可以制备耐久性更好的陶瓷涂层。
此前，等离子喷涂技术主要用于块体材料基材的表面处理，这就限制了该技术在薄膜基材表面的应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种等离子喷涂技术制备钛酸铜钙高介电涂层的方法，可在薄膜表面制备耐久性良好的钛酸铜钙高介电涂层。
为达到发明目的，本发明所采用的技术方案是：
一种等离子喷涂技术制备钛酸铜钙高介电涂层的方法，包括如下步骤：
步骤（1）：选择钛酸铜钙粉末；
步骤（2）：对待喷涂铝箔基材进行表面预处理；
步骤（3）：将经过预处理的铝箔基材固定在钢板上，选择氩气和氢气为离子气体，氮气为送粉载气，通过真空等离子喷涂设备在所述铝箔基材表面进行等离子喷涂，制备钛酸铜钙高介电涂层。
所述步骤（1）中钛酸铜钙粉末的粒径为80~120μm。
所述步骤（2）中对待喷涂铝箔基材进行表面预处理，具体包括如下步骤：用乙醇漂洗基体表面，然后用超声波清洗30min，吹干后进行喷砂处理，至表面均匀粗化。
所述步骤（3）中氩气的流量为50~60l/min，氢气的流量为3~5l/min。
所述步骤（3）中真空等离子喷涂设备的功率为80~90kw，送粉速度为20~50g/min，喷涂距离为80~140mm，基体预热温度为100~150℃。
本发明的有益效果为：（1）涂层成分稳定，无其他杂质相产生；（2）钛酸铜钙与基体结合强度>25mpa，结构紧密，孔隙率低；（3）涂层介电常数高，耐久性良好；（4）涂层沉积效率高，厚度均匀；（5）可用于薄膜基体表面涂层的制备。
具体实施方式
下面结合具体方式对本发明进行进一步描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护范围。
实施例1
（1）选择钛酸铜钙粉末，粒径为80~120μm；
（2）铝箔基材厚度为150μm，用乙醇漂洗，并超声波清洗30min，吹干后进行喷砂处理，至表面均匀粗化；
（3）等离子气体氩为50l/min，氢气为4l/min，送粉载气氮气流量为8g/min，送粉量为45g/min，功率为85kw，喷涂距离为80mm，基体预热温度控制在120℃，制备钛酸铜钙涂层。
实施例2
（1）选择钛酸铜钙粉末，粒径为80~120μm；
（2）铝箔基材厚度为150μm，用乙醇漂洗，并超声波清洗30min，吹干后进行喷砂处理，至表面均匀粗化；
（3）等离子气体氩为50l/min，氢气为4l/min，送粉载气氮气流量为8g/min，送粉量为45g/min，功率为85kw，喷涂距离为100mm，基体预热温度控制在120℃，制备钛酸铜钙涂层。
实施例3
（1）选择钛酸铜钙粉末，粒径为80~120μm；
（2）铝箔基材厚度为150μm，用乙醇漂洗，并超声波清洗30min，吹干后进行喷砂处理，至表面均匀粗化；
（3）等离子气体氩为50l/min，氢气为4l/min，送粉载气氮气流量为8g/min，送粉量为45g/min，功率为85kw，喷涂距离为120mm，基体预热温度控制在120℃，制备钛酸铜钙涂层。
实施例4
（1）选择钛酸铜钙粉末，粒径为80~120μm；
（2）铝箔基材厚度为150μm，用乙醇漂洗，并超声波清洗30min，吹干后进行喷砂处理，至表面均匀粗化；
（3）等离子气体氩为50l/min，氢气为4l/min，送粉载气氮气流量为8g/min，送粉量为45g/min，功率为85kw，喷涂距离为140mm，基体预热温度控制在120℃，制备钛酸铜钙涂层。
采用电容电感测试仪，测量铝箔上涂层的容量，换算出单位面积的介电常数,采用涂层测厚仪，测量等离子喷涂涂层的厚度：
表1
由表1可知，本发明方法获得的陶瓷涂层的介电常数分布范围在20000~40000之间，所得涂层厚度分布在13至39μm之间，介电常数较高。