專利名稱：一種導電性復合原子氧防護涂層ITO/MgF₂的制備方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種導電性復合原子氧防護涂層IT0/MgF2的制備方法，特別是采用磁控濺射法用復合靶制備IT0/MgF2導電性復合涂層來實現(xiàn)基底材料的原子氧防護，屬于航空航天技術領域。
背景技術：
航天器運行在空間等離子體環(huán)境中，其間的原子氧具有很高的能量和通量，并且其化學性質非常活潑。原子氧對航天器表面材料有很強的氧化腐蝕作用，會使結構材料減薄、發(fā)生形變、強度下降，改變光學器件的光學性能，使熱控涂層的光學性能發(fā)生改變，導致熱控失效。這些效應顯著影響了航天器的工作性能和使用壽命。 同時，空間等離子體環(huán)境會使航天器表面發(fā)生電荷積累，由于不同區(qū)域電位不同，會引發(fā)放電現(xiàn)象發(fā)生。太陽能電池板由于靜電積累發(fā)生充放電會導致功率損耗，曾經(jīng)有衛(wèi)星由于太陽能電池板發(fā)生充電現(xiàn)象而導致數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)失效。另外，航天器表面靜電積累會吸引污染物粒子在航天器表面沉積，從而影響熱控涂層的工作性能。 因此，需要對航天器表面材料進行原子氧防護，同時應保證航天器表面等電位，這就需要研制有一定導電能力的原子氧防護涂層。研究發(fā)現(xiàn)，表面電阻率不超過108 109 Q /m2的半導體涂層能有效防止航天器表面發(fā)生放電現(xiàn)象。ITO因具有良好的導電性能和一定的耐原子氧性能，常被選作防靜電、防原子氧涂層。但是由于ITO是無機氧化物涂層，存在較大的脆性，容易形成微裂紋，為原子氧"潛蝕"基底材料提供了通道。少量Mg巳的加入，可以極大的提高ITO的耐原子氧性能和柔韌性。此外，Mg&具有光增透作用，如果用在太陽能電池表面能提高太陽能電池的效率。 研制和開發(fā)ITO/MgF2導電性復合原子氧防護涂層，對航天器表面材料進行有效的原子氧防護，同時防止航天器表面發(fā)生電荷積累現(xiàn)象，對高可靠性、長壽命航天器的研制有重要意義。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為了解決現(xiàn)有原子氧防護涂層容易積累靜電、脆性大、容易出現(xiàn)微裂紋，從而容易被原子氧剝蝕的問題，提出了一種導電性復合原子氧防護涂層ITO/MgF2的制備方法，所制備的ITO/MgF2導電性復合原子氧防護涂層中MgF2的質量分數(shù)為7% 9%，表面電阻率小于等于109Q/m2。
本發(fā)明是通過以下技術方案實現(xiàn)的。 本發(fā)明的一種ITO/MgF2導電性復合原子氧防護涂層的制備方法，其具體實施步驟如下 (1)制備圓形ITO靶，其中l(wèi)n203的摩爾百分含量為91%、Sn02的摩爾百分含量為9% ; (2)制備4 6片與ITO靶同直徑、扇形角為15° 20°的MgF2片狀材料，其中MgF2純度為99. 9% ; (3)用導電膠將MgF2片狀材料均勻粘貼在IT0靶上； (4)將(3)制備的IT0/MgF2復合靶安裝在磁控濺射設備的靶座上，磁控濺射設備抽真空至2 X 10—3Pa，然后通入Ar氣，開啟磁控濺射靶電源，耙面產(chǎn)生輝光放電，Ar離子流對IT0/MgF2耙進行轟擊，從耙面濺射出ITO和MgF2，沉積在涂層基底上，得到IT0/MgF2導電型復合原子氧防護涂層；沉積放電功率為100 120W、放電氣壓為4X 10—1 5X 10—^a，沉積時間為50 60min ; (5)對沉積的IT0/MgF2涂層進行真空熱處理，真空度為2X 10—乍a，溫度為200°C，處理時間為60min。
有益效果 (1)本發(fā)明的IT0/MgF2復合涂層原子氧防護性能良好、有導電性，在空間等離子體環(huán)境中不積累靜電； (2)本發(fā)明的ITO/MgF2復合涂層柔韌性好，在用于柔性薄膜等需巻繞表面有明顯優(yōu)勢； (3)本發(fā)明的ITO/MgF2復合涂層對光線有增透作用，用于一些光學器件可提高工作效率。


圖1為ITO/MgF2復合耙示意 其中，l-IT0耙、2-MgF2片狀材料。
具體實施方式
實施例1 (1)制備直徑為100mm、厚度為10mm、In203的摩爾百分含量為91%、Sn02的摩爾百分含量為9%的ITO靶； (2)制備4片直徑為100mm、扇形角為20。的Mg&片狀材料，MgF2的純度為99. 9%;
(3)用導電膠將MgF2片狀材料均勻粘貼在ITO靶上； (4)將(3)制備的ITO/MgF2復合靶安裝在磁控濺射設備的靶座上，磁控濺射設備抽真空至2 X 10—3Pa，然后通入Ar氣，開啟磁控濺射靶電源，耙面產(chǎn)生輝光放電，Ar離子流對ITO/MgF2耙進行轟擊，從耙面濺射出ITO和MgF2，沉積在Kapton基底上，得到ITO/MgF2導電型復合原子氧防護涂層；沉積放電功率為100W、放電氣壓為5X10—屮a，沉積時間為60min ;
(5)對沉積的ITO/MgF2導電型復合原子氧防護涂層進行真空熱處理，真空度為2X10—乍a，溫度為20(TC，處理時間為60min。 制得的涂層無色透明，其中MgF2含量為7.03%，涂層表面電阻率為6. 95 X 107 Q /m2 ;經(jīng)通量為1. 66X 1021atoms/cm2的原子氧試驗，復合涂層剝蝕率為O. 043mg/cm2，為ITO涂層剝蝕率0. 063mg/cm2的68% 。
實施例2 (1)制備直徑為100mm、厚度為10mm、In203的摩爾百分含量為91%、Sn02的摩爾百分含量為9%的ITO靶；
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(2)制備6片直徑為100mm、扇形角為15。的Mg&片狀材料，MgF2的純度為99. 9%;
(3)用導電膠將MgF2片狀材料均勻粘貼在ITO靶上； (4)將(3)制備的ITO/MgF2復合靶安裝在磁控濺射設備的靶座上，磁控濺射設備抽真空至2 X 10—3Pa，然后通入Ar氣，開啟磁控濺射靶電源，耙面產(chǎn)生輝光放電，Ar離子流對ITO/MgF2耙進行轟擊，從耙面濺射出ITO和MgF2，沉積在Kapton基底上，得到ITO/MgF2導電型復合原子氧防護涂層；沉積放電功率為120W、放電氣壓為4X10—屮a，沉積時間為50min ;
(5)對沉積的ITO/MgF2導電型復合原子氧防護涂層進行真空熱處理，真空度為2X10—乍a，溫度為20(TC，處理時間為60min。 制得的涂層無色透明，其中MgF2含量為8.12%，涂層表面電阻率為5. 36 X 108 Q /m2 ;經(jīng)通量為1. 66X 1021atoms/cm2的原子氧試驗，復合涂層剝蝕率為O. 027mg/cm2，為ITO涂層剝蝕率0. 063mg/cm2的43% 。
實施例3 (1)制備直徑為100mm、厚度為10mm、In203的摩爾百分含量為91%、Sn02的摩爾百分含量為9%的ITO靶； (2)制備5片直徑為100mm、扇形角為20。的Mg&片狀材料，MgF2的純度為99. 9%;
(3)用導電膠將MgF2片狀材料均勻粘貼在ITO靶上； (4)將(3)制備的ITO/MgF2復合靶安裝在磁控濺射設備的靶座上，磁控濺射設備抽真空至2X 10—3pa，然后通入Ar氣，開啟磁控濺射靶電源，耙面產(chǎn)生輝光放電，Ar離子流對ITO/MgF2耙進行轟擊，從耙面濺射出ITO和MgF2，沉積在Kapton基底上，得到ITO/MgF2導電型復合原子氧防護涂層；沉積放電功率為110W、放電氣壓為4. 5X10—屮a，沉積時間為55min ; (5)對沉積的ITO/MgF2導電型復合原子氧防護涂層進行真空熱處理，真空度為2X10—乍a，溫度為20(TC，處理時間為60min。 制得的涂層無色透明，其中MgF2含量為8. 94%，涂層表面電阻率為6. 89X 108Q/m2 ;經(jīng)通量為1. 66X 1021atoms/cm2的原子氧試驗，復合涂層剝蝕率為O. 038mg/cm2，為ITO涂層剝蝕率0. 063mg/cm2的60% 。
權利要求
一種導電性復合原子氧防護涂層ITO/MgF2的制備方法，其特征在于(1)制備圓形ITO靶，其中In2O3的摩爾百分含量為91％、SnO2的摩爾百分含量為9％；(2)制備與ITO靶同直徑、扇形的MgF2片狀材料；(3)用導電膠將MgF2片狀材料均勻粘貼在ITO靶上；(4)將(3)制備的ITO/MgF2復合靶安裝在磁控濺射設備的靶座上，磁控濺射設備抽真空至2×10-3Pa，然后通入Ar氣，開啟磁控濺射靶電源，靶面產(chǎn)生輝光放電，Ar離子流對ITO/MgF2靶進行轟擊，從靶面濺射出ITO和MgF2，沉積在涂層基底上，得到ITO/MgF2導電型復合原子氧防護涂層；(5)對沉積的ITO/MgF2涂層進行真空熱處理，真空度為2×10-2Pa，溫度為200℃，處理時間為60min。
2. 根據(jù)權利要求1所述的一種導電性復合原子氧防護涂層ITO/MgF2的制備方法，其特 征在于步驟(2)中MgF2的純度為99. 9%。
3. 根據(jù)權利要求1所述的一種導電性復合原子氧防護涂層ITO/MgF2的制備方法，其特 征在于步驟(2)中MgF2片數(shù)為4 6片、扇形角為15° 20° 。
4. 根據(jù)權利要求1所述的一種導電性復合原子氧防護涂層IT0/MgF2的制備方法， 其特征在于步驟(4)中磁控濺射的沉積放電功率為100 120W、放電氣壓為4X10—1 5X 10—^a，沉積時間為50 60min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種導電性復合原子氧防護涂層ITO/MgF2的制備方法，特別是采用磁控濺射法用復合靶制備ITO/MgF2導電性復合涂層來實現(xiàn)基底材料的原子氧防護，屬于航空航天技術領域。用導電膠將MgF2片狀材料均勻粘貼在ITO靶上，然后將ITO/MgF2復合靶安裝在磁控濺射設備的靶座上，得到了ITO/MgF2導電型復合原子氧防護涂層。ITO/MgF2復合涂層原子氧防護性能良好、有導電性，在空間等離子體環(huán)境中不積累靜電；ITO/MgF2復合涂層柔韌性好，在用于柔性薄膜等需卷繞表面有明顯優(yōu)勢；ITO/MgF2復合涂層對光線有增透作用，用于一些光學器件可提高工作效率。
文檔編號C23C14/35GK101724822SQ20091025931
公開日2010年6月9日 申請日期2009年12月17日 優(yōu)先權日2009年12月17日
發(fā)明者李中華, 趙琳, 鄭闊海 申請人:中國航天科技集團公司第五研究院第五一○研究所