專利名稱：一種復(fù)合原子氧防護(hù)涂層SiO<sub>x</sub>/PTFE的制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種復(fù)合原子氧防護(hù)涂層SiO乂PTFE的制備方法，特別是采用磁控濺 射法用Si02/PTFE復(fù)合靶制備SiO乂PTFE復(fù)合涂層來實(shí)現(xiàn)基底材料的原子氧防護(hù)，屬于航空 航天技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
空間環(huán)境中的原子氧是極強(qiáng)的氧化劑，會(huì)對(duì)航天器表面材料產(chǎn)生嚴(yán)重的剝蝕作 用，是航天器表面材料性能退化的主要因素。航天器表面廣泛采用的聚合物材料如K即ton 與原子氧的反應(yīng)系數(shù)很高，用作太陽能電池陣墊的K即ton材料的大部分將在約6個(gè)月內(nèi)被 氧化成CO等氣態(tài)物質(zhì)。熱控材料在空間原子氧作用下，光學(xué)性能發(fā)生改變，導(dǎo)致熱控性能 改變，從而熱控系統(tǒng)失效，影響航天器在軌的性能和壽命。長壽命、高可靠的問題已經(jīng)成為 我國航天技術(shù)發(fā)展的瓶頸之一，為了提高我國航天器的在軌使用性能和壽命，對(duì)表面材料 進(jìn)行有效的原子氧防護(hù)勢在必行。SiO,涂層具有良好的原子氧防護(hù)性能，且不改變基底材 料的原有性能，但是由于SiOx涂層自身脆性較大，并且有明顯的內(nèi)應(yīng)力，尤其在用于柔性基 底表面時(shí)容易出現(xiàn)微裂紋，為原子氧"潛蝕"航天器表面材料提供了通道。在SiO,涂層中添 加少量的含氟聚合物PTFE會(huì)使涂層的柔韌性大大提高，同時(shí)不影響涂層其他方面的性能。
研制和開發(fā)SiO乂PTFE復(fù)合原子氧防護(hù)涂層，對(duì)航天器表面材料，尤其是柔性的聚 合物材料進(jìn)行有效的原子氧防護(hù)，將有利于提高航天器的可靠性并延長其壽命。
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(hù)涂層自身脆性大、容易出現(xiàn)微裂紋，從 而容易被原子氧剝蝕的問題，提出了一種復(fù)合原子氧防護(hù)涂層SiO乂PTFE的制備方法，所制 備的SiO乂PTFE復(fù)合原子氧防護(hù)涂層中PTFE的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為4% 8%。
本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的。 本發(fā)明的一種SiO乂PTFE復(fù)合原子氧防護(hù)涂層的制備方法，其具體實(shí)施步驟如 下 (1)制備圓形的Si02革巴，Si02的純度為99. 9% ; (2)制備2 4片與Si02靶同直徑、扇形角為10°的PTFE片狀材料；
(3)用導(dǎo)電膠將PTFE片狀材料均勻粘貼在Si02靶上； (4)將(3)制備的Si02/PTFE復(fù)合靶安裝在磁控濺射設(shè)備的靶座上，磁控濺射設(shè)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(duì) Si02/PTFE耙進(jìn)行轟擊，從耙面濺射出SiOx和PTFE，沉積在涂層基底上，得到SiO乂PTFE復(fù) 合原子氧防護(hù)涂層；沉積放電功率為100 120W，放電氣壓為4X 10—1 5X 10—中a，濺射時(shí) 間為60 80min。
有益效果 (l)本發(fā)明的SiO乂PTFE復(fù)合涂層原子氧防護(hù)性能良好，不影響航天器表面材料的工作性能。 (2)本發(fā)明的SiO乂PTFE復(fù)合涂層適用于各類航天器表面材料，柔韌性好，特別在 用于柔性薄膜等需巻繞表面有明顯優(yōu)勢。
圖1為Si02/PTFE復(fù)合耙示意圖；
其中，1-Si02耙、2-PTFE片狀材料。
具體實(shí)施方式
實(shí)施例1 (1)制備直徑為100mm、厚度為15mm、純度為99. 9%的Si02靶;
(2)準(zhǔn)備2片直徑為100mm、扇形角為10°的PTFE片狀材料；
(3)用導(dǎo)電膠將PTFE片狀材料均勻粘貼在圓形Si02靶上； (4)將(3)制備的Si02/PTFE復(fù)合耙安裝在磁控濺射設(shè)備的耙座上，磁控濺射設(shè)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(duì) Si02/PTFE耙進(jìn)行轟擊，從耙面濺射出SiOx和PTFE，沉積在Kapton基底上，得到SiO乂PTFE 復(fù)合原子氧防護(hù)涂層；沉積放電功率為IOOW，放電氣壓為5X10—屮a，沉積時(shí)間為60min。
制得的涂層無色透明，其中PTFE含量為4. 24%;經(jīng)通量為1. 66 X 1021atoms/cm2的 原子氧試驗(yàn)，復(fù)合涂層剝蝕率為0. 027mg/cm2，為SiOx涂層剝蝕率0. 054mg/cm2的50% 。
實(shí)施例2 (1)制備直徑為100mm、厚度為15mm、純度為99. 9%的Si02靶；
(2)準(zhǔn)備3片直徑為100mm、扇形角為10°的PTFE片狀材料；
(3)用導(dǎo)電膠將PTFE片狀材料均勻粘貼在圓形Si02靶上； (4)將(3)制備的Si02/PTFE復(fù)合耙安裝在磁控濺射設(shè)備的耙座上，磁控濺射設(shè)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(duì) Si02/PTFE耙進(jìn)行轟擊，從耙面濺射出SiOx和PTFE，沉積在Kapton基底上，得到SiO乂PTFE 復(fù)合原子氧防護(hù)涂層；沉積放電功率為120W，放電氣壓為4X10—屮a，沉積時(shí)間為80min。
制得的涂層無色透明，其中PTFE含量為6. 03%;經(jīng)通量為1. 66 X 1021atoms/cm2的 原子氧試驗(yàn)，復(fù)合涂層剝蝕率為0. 025mg/cm2，為SiOx涂層剝蝕率0. 054mg/cm2的46% 。
實(shí)施例3 (1)制備直徑為100mm、厚度為15mm、純度為99. 9%的Si02靶；
(2)準(zhǔn)備4片直徑為100mm、扇形角為10°的PTFE片狀材料；
(3)用導(dǎo)電膠將PTFE片狀材料均勻粘貼在圓形Si02靶上； (4)將(3)制備的Si02/PTFE復(fù)合耙安裝在磁控濺射設(shè)備的耙座上，磁控濺射設(shè)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(duì) Si02/PTFE耙進(jìn)行轟擊，從耙面濺射出SiOx和PTFE，沉積在Kapton基底上，得到SiO乂PTFE 復(fù)合原子氧防護(hù)涂層；沉積放電功率為110W、放電氣壓為4. 5X10—屮a，沉積時(shí)間為70min。
制得的涂層無色透明，其中PTFE含量為7. 96%;經(jīng)通量為1. 66 X 1021atoms/cm2的 原子氧試驗(yàn)，復(fù)合涂層剝蝕率為0. 041mg/cm2，為SiOx涂層剝蝕率0. 054mg/cm2的76% 。
權(quán)利要求
一種復(fù)合原子氧防護(hù)涂層SiOx/PTFE的制備方法，其特征在于(1)制備圓形的SiO2靶；(2)制備與SiO2靶同直徑、扇形的PTFE片狀材料；(3)用導(dǎo)電膠將PTFE片狀材料均勻粘貼在SiO2靶上；(4)將(3)制備的SiO2/PTFE復(fù)合靶安裝在磁控濺射設(shè)備的靶座上，磁控濺射設(shè)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(duì)SiO2/PTFE靶進(jìn)行轟擊，從靶面濺射出SiOx和PTFE，沉積在涂層基底上，得到SiOx/PTFE復(fù)合原子氧防護(hù)涂層。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合原子氧防護(hù)涂層SiO乂PTFE的制備方法，其特征在 于步驟(1)中Si02的純度為99. 9%。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合原子氧防護(hù)涂層SiO乂PTFE的制備方法，其特征在 于步驟(2)中PTFE的片數(shù)為2 4片，扇形角為10° 。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合原子氧防護(hù)涂層SiO乂PTFE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4X 10—1 5X 10—中a， 濺射時(shí)間為60 80min。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種復(fù)合原子氧防護(hù)涂層SiOx/PTFE的制備方法，特別是采用磁控濺射法用SiO2/PTFE復(fù)合靶制備SiOx/PTFE復(fù)合涂層來實(shí)現(xiàn)基底材料的原子氧防護(hù)，屬于航空航天技術(shù)領(lǐng)域。用導(dǎo)電膠將PTFE片狀材料均勻粘貼在SiO2靶上，然后將制備的SiO2/PTFE復(fù)合靶安裝在磁控濺射設(shè)備的靶座上，得到SiOx/PTFE復(fù)合原子氧防護(hù)涂層。SiOx/PTFE復(fù)合涂層原子氧防護(hù)性能良好，不影響航天器表面材料的工作性能；SiOx/PTFE復(fù)合涂層適用于各類航天器表面材料，柔韌性好，特別在用于柔性薄膜等需卷繞表面有明顯優(yōu)勢。
文檔編號(hào)C23C14/06GK101724823SQ20091025934
公開日2010年6月9日 申請(qǐng)日期2009年12月17日 優(yōu)先權(quán)日2009年12月17日
發(fā)明者李中華, 趙琳, 鄭闊海 申請(qǐng)人:中國航天科技集團(tuán)公司第五研究院第五一○研究所