[发明专利]一种利用磁控溅射制备表面均匀且结合稳定的铋锑合金涂层方法

说明书

一种利用磁控溅射制备表面均匀且结合稳定的铋锑合金涂层方法，它涉及制备铋锑合金涂层的方法。本发明要解决现有同位素靶材制备技术复杂、制备方式单一、靶材表面涂层分布不均匀且厚度和结合力难以控制的问题。制备方法：一、制备铋锑靶；二、偏压清洗；三、直流磁控溅射。本发明用于利用磁控溅射制备表面均匀且结合稳定的铋锑合金涂层。

技术领域

本发明涉及制备铋锑合金涂层的方法。

背景技术

目前全球有较全面的同位素生产体系，但很多设施严重老化，未来医用同位素的供应缺口较大，建立稳定、安全的供应体系具有重要的意义。加速器生产同位素具有比活度高、半衰期短、一般发射质子、氘子、β⁺或单能γ射线等特点。在反应堆生产放射性同位素不能满足要求的情况下，通过加速器代替反应堆进行大规模生产医用同位素势在必行。但现阶段同位素靶材制备技术主要为真空蒸发、聚焦重离子束溅射、滚扎、电镀和离心沉淀等。以上制备技术其或多或少都对同位素制备有一定的影响，如电镀靶的均匀性差，杂质含量也较高，而且只有部分材料能配制成电镀液，离心沉淀制得靶的均匀性和机械强度都较差。成分不均匀的靶材在加速器轰击下产生其他杂质核素时影响同位素后续使用，而表面不均匀和结合强度不合适的涂层会使电子过度轰击基底产生新的杂质核素或致涂层在使用过程中脱落，极大影响基底/涂层使用效率。目前同位素靶的制备成为制约该研究进行的因素之一，急需解决上述问题。

发明内容

本发明要解决现有同位素靶材制备技术复杂、制备方式单一、靶材表面涂层分布不均匀且厚度和结合力难以控制的问题，进而提供一种利用磁控溅射制备表面均匀且结合稳定的铋锑合金涂层方法。

一种利用磁控溅射制备表面均匀且结合稳定的铋锑合金涂层方法，它是按以下步骤进行的：

一、制备铋锑靶：

将铋金属粉末和锑金属粉末球磨混合，得到合金化的混合粉末，采用加压烧结工艺将合金化的混合粉末制成靶材，得到铋锑靶；

二、偏压清洗：

将铋锑靶安装于直流磁控溅射装置的靶位上，将预涂工件置于直流磁控溅射装置的样品台上，关闭真空室，抽真空并通入氩气，然后对预涂工件进行预加热，最后对预涂工件进行偏压清洗；

三、直流磁控溅射：

偏压清洗后，以流速为10sccm/min～150sccm/min的条件下通入氩气，使得真空室内的工作气压为0.5Pa～1.7Pa，调节靶基距为20mm～150mm，在预涂工件温度为30℃～150℃、偏置电压为10V～150V及电流为0.2A～5A的条件下，直流磁控溅射10s～10000s，即得到表面均匀且结合稳定的铋锑合金涂层。

本发明的有益效果是：

1、本发明针对同位素靶材的需要，通过磁控溅射制备表面均匀且结合稳定的铋锑合金涂层，溅射涂层与基底结合较为稳定，具体可达到厚度为1.5μm～3.5μm、结合力2.1N～3.5N，同时表面分布均匀。因此，本发明制备的涂层可用于电子加速器下，在电子轰击下产生铋锑同位素，解决现有同位素靶材制备方式复杂单一、靶材表面不均匀、厚度和结合力难以控制的问题；

2、本发明也可以用在材料表面，高温下可以作为复合阻燃剂提高特定材料的安全性。铋、锑的氧化物均具有阻燃效果，且Bi₂O₃的效果比Sb₂O₃更好，而且安全无毒，燃烧时发生的烟气致死性极小，同时不影响阻燃制品的稳定性。两者按一定比例复合为合金时，高温氧化下生成稳定氧化物，两者同时具有一定的协同作用，对某些材料在特定条件下的阻燃性能提升有极大效果。

3、本发明工艺方法采用磁控溅射作为涂层制备技术，操作方式简单便捷。

说明书附图

图1为实施例一制备的表面覆有铋锑合金涂层的氧化铝实物图；