扫描电镜下的氧化钇涂层，你了解吗？

北京天耀科技有限公司

2024/09/19 13:59

氧化钇涂层是近年来发展起来的一种新型涂层，因其优异的抗等离子腐蚀性能在电子行业、航空航天等领域得到广泛的应用。由于氧化钇涂层具有比氧化铝更好的抗等离子体冲蚀性能和更长的使用寿命而逐步取代氧化铝陶瓷涂层材料，使刻蚀机反应室涂层的防护性能得到了成倍的提高[1]。氧化钇涂层还可应用于精密的、易损耗的、高价值零部件的防护和修复，以提高零部件的使用寿命。随着技术的革新，氧化钇涂层将会在多个领域发挥重要作用，应用前景广阔。

目前已有多种制备氧化钇涂层的方法，包括等离子喷涂，溶胶-凝胶法，等离子喷涂后激光重熔，电子束物理气相沉积，化学气相沉积等。其中等离子喷涂又可细分为大气等离子喷涂（APS）、低压等离子喷涂（LPPS）以及后来发展的超低压等离子喷涂（VLPPS）和真空等离子喷涂（VPS）等，在这些制备方法中常用的有大气等离子喷涂和电子束物理气相沉积，与其他涂层制备技术相比，大气等离子喷涂具有明显的优势，具有工艺简单、涂层沉积效率高等特点。大气等离子喷涂是利用等离子发生器在电极作用下产生等离子弧，而后电弧放电加热工作气体，工作气体膨胀形成射流。很快呈熔化或半熔化状态，并高速喷打在经过粗化的洁净零件表面产生塑性变形，粘附在零件表面[2]。各溶液之间依靠塑性变形而相互钩接，从而获得结合良好的层状致密涂层。随着喷涂时间的延长，零件表面就获得了一定尺寸的喷涂层。

图1：COXEM扫描电镜实物图

本文利用超高分辨率COXEM台式扫描电镜（图1）对铝合金表面喷涂的氧化钇涂层进行观察，图2为COXEM扫描电镜下氧化钇涂层的SEM图，利用COXEM扫描电镜的SE和BSE两种不同的探测器可以对涂层的某一位置同时成像观察，在我们看到涂层表面形貌的同时，也能快速的观察到该位置的不同成分信息，更加方便快捷。同时利用COXEM台式扫描电镜配置的高分辨率（5nm@30kV）二次电子探测器可以对氧化钇涂层中我们感兴趣的位置进行放大观察，细节呈现的更加明显（图3）。

图2：扫描电镜下氧化钇涂层的SEM图（SE、BSE两种探测器同时成像）

图3：扫描电镜下氧化钇涂层的SEM图（SE探测器高分辨率成像）

同时， COXEM扫描电镜可以搭配Oxford能谱，在观察氧化钇涂层形貌的同时，也可以检测涂层的成分信息，利用能谱的Mapping功能，可以更加直观的观测各个元素的分布情况。

参考文献

[1] Kato N，Mizuno H，Ibe H，et a1．Ceramic Coatings Prepared by Plasma Spraying for Semiconductor Production Equipment[C]. Proceedings of the 2006 ITSC. Seattle, USA, 2006．

[2]路学成, 黄勇, 等. 等离子喷涂结构涂层研究, 2007, 22(1): 12-18.

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