一种耐等离子腐蚀的Y2O3复合陶瓷涂层及其制备工艺的制作方法

本发明涉及一种耐等离子腐蚀的y2o3复合陶瓷涂层及其制备工艺。

背景技术：

1、等离子腐蚀是在半导体制造过程中常见的问题，特别是在对材料表面进行刻蚀和沉积时。y2o3（氧化钇）由于其优异的耐等离子腐蚀性，常用于半导体设备的防护涂层。然而，高纯度y2o3涂层成本高且在长期使用过程中可能会出现龟裂或剥离问题。

2、“一种用大气等离子喷涂制备氧化钇涂层的方法”，专利号cn109355612a，描述一种耐腐蚀涂层制备方法。该方法采用氧化钇为基粉与硅粉、按特定比例混合研磨，得到10～60μm粒径粉末。再将此粉末用等离子喷涂或超音速火焰喷涂工艺喷涂到基体上，得到150～250μm的涂层。材料显示该涂层在规定孔隙率前提下，能显著提高涂层的耐等离子腐蚀能力，并具有足够的绝缘特性。

3、专利“纳米氧化铝基复合陶瓷涂层的用途”，存在以下不足：

4、原单一氧化钇涂层结构单一，由于材料本身特性限制，很容易与使用环境中气体发生反应，改变涂层内部结构，导致涂层表面容易产生缺陷。

5、2）随着对制程要求的提高和产出效率的提升，使用环境较之前相比会相对复杂很多，单一涂层就不能很好的满足使用条件。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种耐等离子腐蚀的y2o3复合陶瓷涂层及其制备工艺，以解决上述背景技术中提出的问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种耐等离子腐蚀的y2o3复合陶瓷涂层及其制备工艺，

3、涂层配方：按质量比，钇y2o3 94%-96%，硅si4%-6%，涂层制作工艺如下：

4、步骤1：粉末制备

5、按一定配比，将钇y2o3和硅si两种粉末称量准确，使用球磨机混合粉末，将混合粉末置于shs反应器中，在高温条件下自蔓延反应形成y2o3-si复合粉末，将生成的粉末进行冷却、粉碎和筛分，得到所需尺寸的复合粉末；

6、步骤2：遮蔽

7、使用耐高温胶带将部件的非功能表面完全遮蔽，以防涂层覆盖；

8、步骤3：喷砂

9、选择适合的喷砂材料（如氧化铝砂），粒径范围100-200目，喷砂压力设定为0.4mpa，距离工件表面10-20 cm，喷枪角度保持70度，喷砂时间根据工件表面积大小确定，以确保工件表面粗糙度达到4-6μm；

10、步骤4：干燥

11、将喷砂后的工件置于干燥箱中，温度设定为120°c，干燥时间为2小时，以去除表面水分和残留杂质；

12、步骤5：预热

13、在进行熔射之前，将工件预热至200°c，保持30分钟，以提高涂层与工件的结合强度；

14、步骤6：熔射

15、选择等离子喷涂设备，喷涂参数如下：

16、电压：60v

17、电流：500a

18、喷枪移动速度：400mm/s

19、喷涂距离：100mm

20、涂层厚度控制在200-300μm之间

21、喷涂过程应分多层进行，每层间隔5分钟以避免热应力；

22、步骤7：二次干燥

23、将涂层完成后的工件置于二次干燥箱中，温度设定为150°c，干燥时间为3小时，以确保涂层完全固化并去除残留应力。

24、优选的，步骤2中还可以采用不锈钢遮蔽板；步骤3中还可以使用玻璃珠或碳化硅代替氧化铝砂，以获得不同的表面粗糙度和清洁效果；步骤6中还可以选用高速氧燃喷涂代替等离子喷涂，以提高涂层的致密性和结合强度。

25、与现有技术相比，本发明的有益效果是：1.提高抗腐蚀能力: si的加入明显提升了y2o3涂层的耐等离子腐蚀性能。

26、2.提升产出良率和使用时长: 优化涂层制作工艺，提升涂层的结合强度和稳定性。

27、3.降低材料成本: 减少高成本y2o3的用量，降低涂层配方的整体成本。

技术特征：

1.一种耐等离子腐蚀的y2o3复合陶瓷涂层及其制备工艺，其特征是：

2.根据权利要求1所述的一种耐等离子腐蚀的y2o3复合陶瓷涂层及其制备工艺，其特征是：所述步骤2中还可以采用不锈钢遮蔽板；步骤3中还可以使用玻璃珠或碳化硅代替氧化铝砂，以获得不同的表面粗糙度和清洁效果；步骤6中还可以选用高速氧燃喷涂代替等离子喷涂，以提高涂层的致密性和结合强度。

技术总结本发明公开了一种耐等离子腐蚀的Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;复合陶瓷涂层及其制备工艺，在提高涂层性能、延长使用寿命和降低材料成本方面均有显著优势。采用Y<subgt;2</subgt;O<subgt;3</subgt;与Si的复合陶瓷涂层不仅在抗腐蚀性能上表现更优，同时也有效控制了生产成本，为大规模应用提供了切实可行的解决方案。技术研发人员：石勇,贺贤汉,张继月受保护的技术使用者：安徽富乐德科技发展股份有限公司技术研发日：技术公布日：2024/9/2