[发明专利]一种在Al2

说明书

本发明提供了一种在Al₂O₃陶瓷基体表面磁控溅射镀纳米级铜膜的方法，该方法通过磁控溅射在Al₂O₃陶瓷基体上镀纳米级铜膜，使得膜层对基体的保护性更好，实现了良好的导电性和膜基结合力；制备的镀层致密、平整，硬度较高，耐磨性较好，磨损率下降，抗高温氧化性增强，从而改善材料的显微组织，提高材料的综合性能，同时膜层具有良好的电学性能。

技术领域

本发明属于金属表面涂层技术领域，具体涉及一种在Al₂O₃陶瓷基体表面镀铜金属化的制备方法。

背景技术

Al₂O₃陶瓷基体是无机非金属材料，熔点、硬度和化学稳定性很高，具有耐高温、耐腐蚀、耐磨损、绝缘性好等特点，被广泛用于制造日常生活制品和机械零件。随着人们生活水平的日益提高，对Al₂O₃陶瓷材料性能的要求已不仅局限在使用性能方面，通过对其表面进行着色，在延长使用寿命的同时，获得了优雅的外观，大大拓宽了其应用范围。而陶瓷表面金属化结合了陶瓷良好的力学性能以及金属材料优良的导电、导热性能，不仅具有陶瓷材料的高强度和高耐磨性，耐高温，以及热膨胀系数小等优异性能，还具有金属材料的塑性和韧性。

目前，陶瓷金属化的方法有很多，电镀、化学镀、溶胶-凝胶法都可以用在Al₂O₃陶瓷基体上，其中使用最多的是化学镀法，但是操作复杂，纯度低，表面粗糙度大，致密性和结合力较差，易污染环境。而磁控溅射法是一种应用较广的物理气相沉积方法，设备简单，而且能够批量自动化生产。利用此技术不仅可以在基材表面沉积金属膜、合金膜，而且可以沉积各种化合物、非金属、半导体、陶瓷、塑料膜等。磁控溅射技术镀金属膜不仅具有操作简单、对环境无污染、溅射温度低、溅射速度快等特点，而且制备的金属膜层纯度高，结构均匀致密，与基材的结合强度高，同时膜层具有良好的电学性能，因此被广泛应用于材料的表面改性。但基于磁控溅射处理的Al₂O₃陶瓷基体表面镀铜的研究却鲜有报道，因此研究Al₂O₃陶瓷表面磁控溅射镀铜对工业的发展具有重要意义。

申请号为200610015536.6的中国专利公开了一种在SiC微颗粒表面磁控溅射镀纳米级铜膜的方法。针对当前颗粒上所镀薄膜均匀性差、纯度低和附着力弱的缺点，根据颗粒的本身特点，提出了一种能够在颗粒表面沉积具有不同厚度金属铜膜的新方法，可以显著提高颗粒表面薄膜的均匀性、纯度、致密性和附着力。申请号为200510029905.2的中国专利公开了一种SiC陶瓷颗粒表面化学镀铜的方法，针对目前活化剂昂贵，预处理要求严格且不易操作，镀层不均匀及施镀不上铜等问题，提出了一种化学镀铜的方法，简单易行，价格低廉，制得的陶瓷颗粒表面铜镀层包覆均匀。目前，采用磁控溅射方法在Al₂O₃陶瓷基体表面沉积铜膜的专利却未曾报道，因此本发明对磁控溅射镀纳米级铜膜工艺进行研究，实现了膜层的良好导电性和膜基结合力。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种在Al₂O₃陶瓷基体表面沉积纳米级铜膜的方法。该制备方法采用磁控溅射技术，通过改变真空室内的工作气压、溅射功率、温度和溅射时间等工艺条件，在Al₂O₃陶瓷基体表面沉积金属铜膜，制得均匀连续的膜层材料，强化了膜层间的结合力，并大大提升了膜层的硬度。

本发明的技术方案，一种在Al₂O₃陶瓷基体表面磁控溅射镀纳米级铜膜的方法，其包括以下步骤：

(1)基体处理：将Al₂O₃陶瓷基体在丙酮中用超声波清洗10分钟，然后再用乙醇进行超声清洗2次，取出烘干；