CN107955937A - 一种用于磁控溅射镀膜的粉体分散方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于磁控溅射镀膜的粉体分散方法，在用于磁控溅射镀膜的粒径小、比表面积大的粉体基材中掺入一定比例粒径大、比表面积小的大颗粒粉体，在传统的机械振动分散条件下，该方法可以有效降低整个体系的表面能，减少粉体基材的团聚倾向，并可以通过大颗粒粉体与团聚粉体基材的撞击提高粉体基材的分散效果，实现均匀镀膜。镀膜完成后通过筛分将大颗粒粉体去除，即可获得镀膜产品。所述粉体基材粒径为0.1‑150μm，所述大颗粒粉体的粒径为200μm‑2mm，二者的质量比为5～20:1。
Description
技术领域：
本发明涉及一种粉体分散方法，尤其涉及一种用于磁控溅射镀膜的粉体分散方法。
背景技术：
磁控溅射是物理气相沉积(Physical Vapor Deposition，PVD)的一种。一般的溅射法可被用于制备金属、半导体、绝缘体等多种材料，且具有设备简单、易于控制、镀膜面积大和附着力强等优点，而上世纪70年代发展起来的磁控溅射法更是实现了高速、低温、低损伤。因为是在低气压下进行高速溅射，必须有效地提高气体的离化率。磁控溅射通过在靶阴极表面引入磁场，利用磁场对带电粒子的约束来提高等离子体密度以增加溅射率。由于磁控溅射中轰击基材的电子能量较低，故往往可以得到表面平整度更佳的镀膜。
利用磁控溅射技术进行精细粉体表面改性镀膜是一项很有前景的工作：相比于化学液相沉积粉体镀膜，磁控溅射粉体镀膜具有工序简单，对环境无污染的优点；相比于传统的气相沉积方法，如蒸发镀方法，磁控溅射粉体镀膜膜层更为平整致密，能够呈现更优秀的效果。俞晓正等人在其研究中进行了磁控溅射粉体镀膜的实验。
由于粉体材料具有粒径小、比表面积大，表面能大的特点，且在磁控溅射镀膜中随着金属/金属氧化物膜层的包覆其表面能会增大，粉体具有很强烈的团聚倾向以降低体系的表面能，因此粉体磁控溅射镀膜中一个核心痛点是粉体的团聚现象，目前最主流的方法是采用机械振动的方式来抑制粉体团聚，但随着镀膜时间的增长、粉体表面包覆膜层的加厚机械振动抑制粉体团聚的效果会发生急剧的下降。本发明旨在实现磁控溅射粉体镀膜中粉体的有效分散，防止粉体团聚，使粉体在磁控溅射工况下能够持续地翻滚，获得均匀致密的膜层。
发明内容：
本发明涉及一种用于粉体磁控溅射镀膜的粉体分散方法。用于磁控溅射镀膜的粉体一般粒径小、比表面积大，具有很高的表面能，粉体具有很强烈的团聚倾向以降低体系的表面能。粒径大、比表面积小的大颗粒粉体相对具有更小的表面能。
本专利在用于磁控溅射镀膜的粒径小、比表面积大的粉体基材中掺入一定比例粒径大、比表面积小的大颗粒粉体，在传统的机械振动分散条件下，该方法可以有效降低整个体系的表面能，减少粉体基材的团聚倾向，并可以通过大颗粒粉体与团聚粉体基材的撞击提高粉体基材的分散效果，实现均匀镀膜。镀膜完成后最后通过筛分将大颗粒粉体去除，即可获得镀膜产品。
该发明可以在进行粉体磁控溅射镀膜时，有效的防止镀膜过程中粉体的团聚，降低粉体团聚对镀膜效果的影响，实现均匀致密的膜层。
所述粉体基材与大颗粒粉体的质量比为5～20:1。
所述粉体基材包括玻璃鳞片、石英砂、搪瓷、三氧化二铝、硅粉、氮化铝、立方氮化硼、碳化硅、方解石、分子筛等。
所述用于磁控溅射镀膜的粉体基材的粒径为：0.1-150μm。
所述大颗粒粉体的粒径为：200μm-2mm。所述大颗粒粉体包括实心玻璃微珠、石英砂、方解石、质感砂、熔融砂等。
所述机械振动包括电机振动、超声波振动。
一种用于磁控溅射镀膜的粉体分散方法，包括以下步骤：
①将粒径为0.1-150μm的粉体基材及粒径为200μm-2mm的大颗粒粉体按质量比5～20:1混合均匀，加入磁控溅射镀膜机的储料仓内；
②开启机械振动，开启磁控溅射电源，对混合粉体进行磁控溅射镀膜；
③溅射完成后将全部镀膜粉体取出，过筛网去除大颗粒粉体，即可得到最终的镀膜粉体。
本发明的有益效果为：在用于磁控溅射镀膜的粒径小、比表面积大的粉体基材中掺入一定比例粒径大、比表面积小的大颗粒粉体，本方法工艺简单，对设备要求低，有效降低整个体系的表面能，同时通过大颗粒粉体与团聚粉体的撞击提高分散效果，减少粉体基材的团聚，在传统的机械振动分散方法下实现均匀镀膜。
具体实施方式
实施例1：
取500g 100～150μm的玻璃鳞片与25g 1mm-2mm的石英砂混合均匀，加入磁控溅射镀膜机的储料仓内，在磁控溅射靶装配圆柱形铝靶。关闭真空腔体腔门，开启真空抽气系统，抽真空至4.3×10-3Pa，通入50sccm纯度为99.999％的氩气，腔体真空度控制在1.5×10-1Pa，开启振动电机，开启磁控溅射电源，对混合粉体进行磁控溅射镀铝。溅射完成后关闭溅射电源、真空系统，腔体通大气，开启腔门，将混合粉体取出，通过筛分将石英砂筛出，即可得镀铝的人造玻璃。
对比例1：
取500g 100～150μm的玻璃鳞片加入磁控溅射镀膜机的储料仓内，在磁控溅射靶装配圆柱形铝靶。关闭真空腔体腔门，开启真空抽气系统，抽真空至4.3×10-3Pa，通入50sccm纯度为99.999％的氩气，腔体真空度控制在1.5×10-1Pa，开启振动电机，开启磁控溅射电源，对粉体进行磁控溅射镀铝。溅射完成后关闭溅射电源、真空系统，腔体通大气，开启腔门，将粉体取出，即可得镀铝的人造玻璃。
比较实施例1和对比例1的镀膜产品，在其他条件一致的情况下，掺有25g1mm-2mm的石英砂的实施例1所得的镀膜产品比对比例1所得镀膜产品表面更均匀。
实施例2：
取400g 50～75μm的三氧化二铝粉体与45g 500μm-1000μm的实心玻璃微珠混合均匀，加入磁控溅射镀膜机的储料仓内，在磁控溅射靶装配片形铜靶。关闭真空腔体腔门，开启真空抽气系统，抽真空至4.3×10-3Pa，通入50sccm纯度为99.999％的氩气，腔体真空度控制在1.5×10-1Pa，开启超声波振动，开启磁控溅射电源，对混合粉体进行磁控溅射镀铜。溅射完成后关闭溅射电源、真空系统，腔体通大气，开启腔门，将混合粉体取出，通过筛分将实心玻璃微珠筛出，即可得镀铜的三氧化二铝。
实施例3：
取300g 20～40μm的石英砂与50g 250μm-800μm的方解石混合均匀，加入磁控溅射镀膜机的储料仓内，在磁控溅射靶装配圆柱形钛靶。关闭真空腔体腔门，开启真空抽气系统，抽真空至4.3×10-3Pa，通入50sccm纯度为99.999％的氩气，腔体真空度控制在1.5×10-1Pa，开启振动电机，开启磁控溅射电源，对混合粉体进行磁控溅射镀钛。溅射完成后关闭溅射电源、真空系统，腔体通大气，开启腔门，将混合粉体取出，通过筛分将方解石筛出，即可得镀钛的石英砂。
Claims (4)
1.一种用于磁控溅射镀膜的粉体分散方法，包括以下步骤：
①将粒径为0.1-150μm的粉体基材及粒径为200μm-2mm的大颗粒粉体按质量比5～20:1混合均匀，加入磁控溅射镀膜机的储料仓内；
②开启机械振动，开启磁控溅射电源，对混合粉体进行磁控溅射镀膜；
③溅射完成后将全部镀膜粉体取出，过筛网去除大颗粒粉体，即可得到最终的镀膜粉体。
2.根据权利要求1所述的一种用于磁控溅射镀膜的粉体分散方法，其特征在于：所述步骤①的粉体基材包括玻璃鳞片、石英砂、搪瓷、三氧化二铝、硅粉、氮化铝、立方氮化硼、碳化硅、方解石、分子筛。
3.根据权利要求1所述的一种用于磁控溅射镀膜的粉体分散方法，其特征在于：所述步骤①的大颗粒粉体包括实心玻璃微珠、石英砂、方解石、质感砂、熔融砂。
4.根据权利要求1所述的一种用于磁控溅射镀膜的粉体分散方法，其特征在于：所述步骤②的机械振动包括电机振动、超声波振动。
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|---|---|---|---|---|
| JPS63285175A (ja) * | 1987-05-18 | 1988-11-22 | Nisshin Steel Co Ltd | セラミックス焼結体の製造方法 |
| CN101798677A (zh) * | 2010-03-16 | 2010-08-11 | 北京航空航天大学 | 超声波样品台以及用其进行粉体磁控溅射镀膜的方法 |
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