[发明专利]一种富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜及其制备方法有效

申请号：	202010289300.1	申请日：	2020-04-14
公开（公告）号：	CN111455333B	公开（公告）日：	2021-08-10
发明（设计）人：	邱万奇;万健;焦东玲;钟喜春;刘仲武	申请（专利权）人：	华南理工大学
主分类号：	C23C14/35	分类号：	C23C14/35;C23C14/16;C23C14/08;C23C14/54;C23C14/02
代理公司：	广州市华学知识产权代理有限公司 44245	代理人：	罗啸秋
地址：	510640 广***	国省代码：	广东;44
权利要求书：	查看更多	说明书：	查看更多
摘要：
搜索关键词：	一种 al 刚玉结构 cr 薄膜及其制备方法
钻瓜网技术展会专利词库专利权人专利榜在售专利公布日期热门专利

【说明书】：

本发明属于金属及其氧化物涂层技术领域，公开了一种富Al刚玉结构Al‑Cr‑O薄膜及其制备方法。首先在Ar气条件及基体温度为540～560℃利用直流磁控溅射纯Cr靶制备纯Cr过渡层，然后给基体施加‑150～‑100V范围内的脉冲直流负偏压，通入O₂分压为10～12.5％的Ar+O₂混合气体，调节基体温度为540～560℃，利用射频磁控溅射Al₇₀Cr₃₀合金靶反应沉积，得到富Al刚玉结构Al‑Cr‑O薄膜。所得薄膜由α‑Al₂O₃和α‑(Al,Cr)₂O₃相组成，最高Al含量可达39.9wt％。

技术领域

本发明属于金属及其氧化物涂层技术领域，具体涉及一种富Al刚玉结构Al-Cr-O薄膜及其制备方法。

背景技术

刚玉结构的Al-Cr-O氧化物陶瓷具有高温硬度高、抗氧化能力好、电绝缘性高、氚渗透率低等优越性能，是理想的刀具、电绝缘、扩散阻挡层和防氚渗透涂层材料。刚玉结构的Al-Cr-O陶瓷是α-Cr₂O₃和α-Al₂O₃组成的固溶体，同时含有Al-O键和Cr-O键，Cr-O键结合能显著低于Al-O键，造成Cr含量越高，Cr-O键含量也越高，刚玉结构Al-Cr-O的热稳定性和化学稳定性越低。稳定性最高的纯刚玉α-Al₂O₃薄膜需要1000℃以上高温才能获得，低于该沉积温度只能得到含有包括亚稳相和稳定相的Al₂O₃的一系列混合相薄膜，严重降低Al₂O₃的稳定性和可靠性，难以实际应用。α-Cr₂O₃薄膜能在300℃低温沉积，沉积氧化铝时掺入α-Cr₂O₃能显著降低刚玉结构Al-Cr-O的沉积温度，Cr含量越高，所需沉积温度越低，却显著降低Al-Cr-O的热稳定性和化学稳定性。实际工程应用希望能将刚玉结构Al-Cr-O薄膜的沉积温度低于560℃(即高速钢的回火温度)的同时尽量提高刚玉结构Al-Cr-O薄膜中Al的含量。目前报道的用反应射频磁控溅射法在550℃溅射Al₇₀Cr₃₀靶材制备的刚玉结构Al-Cr-O薄膜中Al的含量为32.3wt％(α-Al₂O₃的Al含量为52.9wt％)，进一步提高Al含量则需显著提高沉积温度才能获得全刚玉结构Al-Cr-O薄膜。许多工程应用希望能在低温下沉积出Al含量在35wt％的刚玉结构Al-Cr-O薄膜。