Al2O3熱控涂層的高功率脈沖磁控濺射制備技術(shù)研究.pdf

1、熱控涂層是航天器中一種非常有效的被動(dòng)式熱控制方法，可保證航天器溫度維持在正常工作范圍。本文通過高功率脈沖磁控濺射技術(shù)（HPPMS）來沉積制備低太陽(yáng)吸收比和高半球發(fā)射率的Al2O3熱控涂層，使用光纖光譜儀對(duì)濺射過程中的等離子體成分進(jìn)行診斷，利用SEM、EDS、XRD等分析手段對(duì)涂層的微觀結(jié)構(gòu)和相組成進(jìn)行分析，并對(duì)涂層的太陽(yáng)吸收比和半球發(fā)射率進(jìn)行了測(cè)定。
　　本文中通過單靶和孿生靶分別進(jìn)行HPPMS沉積Al2O3涂層，其中單靶濺射用到

2、的電源為自行研制的MPP電源，孿生靶濺射用到的電源為對(duì)稱雙極性脈沖電源。自行研制的MPP電源主脈沖頻率可在20～500Hz范圍內(nèi)調(diào)節(jié)，構(gòu)成主脈沖的小脈沖頻率為25kHz，脈寬可在10～35μs內(nèi)調(diào)節(jié)。電源的最大輸出脈沖電壓為900V，最大脈沖輸出電流為60A。
　　在單靶MPP濺射中，放電等離子體主要成分為Ar和O的原子和一次離子，Al離子較少。在工作氣壓一定時(shí)，增加反應(yīng)氣體O2流量后Al靶中毒加劇，沉積速率降低。靶表面打火會(huì)引起

3、沉積得到的涂層出現(xiàn)較多大顆粒。隨工作氣壓增加沉積速率略有下降。在沉積15h后，涂層的半球發(fā)射率可達(dá)到0.65，太陽(yáng)吸收比為0.3。
　　孿生靶對(duì)稱雙極性脈沖濺射中，等離子體密度要比單靶 MPP濺射大很多，同時(shí)由于孿生靶可降低靶中毒，抑制打火，所以沉積速率要相對(duì)單靶高很多，并且涂層的致密度和表面粗糙度也有所改善，由于打火引起的大顆粒較少。工作氣壓一定時(shí)，隨O2增加，放電等離子體數(shù)量略有下降，涂層沉積速率下降。對(duì)813.68nm處的A