[发明专利]一种电子束物理气相沉积微米多层复合膜及其制备方法

权利要求书

1.一种电子束物理气相沉积微米多层复合膜，其特征在于，包括金属过渡层和陶瓷层，陶瓷层为9wt％Y₂O₃稳定的ZrO₂；金属过渡层为镍基合金，其中Co含量为14％～16％，Cr含量为13％～15％，A1含量为1％～5％，余量为Ni，以上组分质量百分比之和为100％。

2.一种电子束物理气相沉积微米多层复合膜的制备方法，其特征在于，具体按照以下步骤实施：

步骤1，对20CrNi₃A基板进行预处理；

步骤2，用目数为1200的细砂纸打磨载物台表面的异物，之后用蘸有无水乙醇的棉花擦拭真空室中载物台表内面、坩埚以及放置坩埚的凹槽，直至无明显脏痕，最后，使用蘸有无水乙醇的棉花擦拭真空室四壁，去除污染物；

步骤3，经步骤2后，将基板表面抛光至表面光洁度小于0.35um，之后并在丙酮中超声波清洗10min～15min，吹干后连接到位于工作室中的旋转轴上，将NiCoCrAl靶材和YSZ靶材分别放置于两个坩埚内，最后将工作室中的真空度调至10^-3Pa～10^-2Pa；

步骤4，经步骤3后，将基板加热至500℃，预热时间为60min，排放基板上所吸附的气体，保证蒸发过程中具有较高的真空度，同时将真空度调至10^-3～10^-2Pa；

步骤5，经步骤4后，采用两把电子枪交替蒸发NiCoCrAl靶材和YSZ靶材沉积微米多层复合膜。

3.根据权利要求2所述的一种电子束物理气相沉积微米多层复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1中，对20CrNi₃A基板进行预处理，具体为：

步骤1.1，将20CrNi₃A基板经渗碳－磨削处理，得到大小为Ф15mm×5mm的20CrNi₃A基板；

步骤1.2，经步骤1.1后，采用无水乙醇清洗基板表面的大颗粒污染物，之后将20CrNi₃A基板依次浸没在丙酮溶液、无水乙醇溶液、去离子水中进行超声清洗，最后用充气球去除20CrNi₃A基板表面残留的溶液。

4.根据权利要求3所述的一种电子束物理气相沉积微米多层复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1.1中，渗碳层表面的摩擦系数为0.4～0.7，层深为2mm，表面硬度为HRC60～62。

5.根据权利要求3所述的一种电子束物理气相沉积微米多层复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤1.2中，清洗时间均为20min～25min。

6.根据权利要求2所述的一种电子束物理气相沉积微米多层复合膜的制备方法，其特征在于，所述步骤5中，采用两把电子枪交替蒸发NiCoCrAl靶材和YSZ靶材沉积微米多层复合膜，具体步骤如下：

步骤5.1，以NiCoCrAl靶作为金属靶材，采用电子束在基板上沉积金属过渡层，电子束流为1A～3A，电子束电压为5KV～15KV，金属过渡层的平均沉积速率0.028um/min～0.035um/min，沉积时问120min～150min，沉积厚度为1.85um～2.33um；

步骤5.2，经步骤5.1后，以YSZ靶作为陶瓷靶材，采用电子束在基板上沉积陶瓷层，电子束流为1A～4A，电子束电压为3KV～20KV，陶瓷层的平均沉积速率0.018um/min～0.025um/min，沉积时问30min～150min，沉积厚度为1.12um～2.45um；

步骤5.3，经步骤5.2后，将基板温度升至1000℃，保温3h后，并继续保持真空状态，待基板自然冷却至80℃～120℃，即可得到微米多层复合膜。

7.根据权利要求6所述的一种电子束物理气相沉积微米多层复合膜的制备方法，其特征在于，所述沉积过程中，基板绕旋转轴每分钟旋转40转，基板的温度为500℃。