一种复合原子氧防护涂层SiOx/PTFE的制备方法 【技术领域】
本发明涉及一种复合原子氧防护涂层SiOx/PTFE的制备方法，特别是采用磁控溅射法用SiO2/PTFE复合靶制备SiOx/PTFE复合涂层来实现基底材料地原子氧防护，属于航空航天技术领域。
背景技术
空间环境中的原子氧是极强的氧化剂，会对航天器表面材料产生严重的剥蚀作用，是航天器表面材料性能退化的主要因素。航天器表面广泛采用的聚合物材料如Kapton与原子氧的反应系数很高，用作太阳能电池阵垫的Kapton材料的大部分将在约6个月内被氧化成CO等气态物质。热控材料在空间原子氧作用下，光学性能发生改变，导致热控性能改变，从而热控系统失效，影响航天器在轨的性能和寿命。长寿命、高可靠的问题已经成为我国航天技术发展的瓶颈之一，为了提高我国航天器的在轨使用性能和寿命，对表面材料进行有效的原子氧防护势在必行。SiOx涂层具有良好的原子氧防护性能，且不改变基底材料的原有性能，但是由于SiOx涂层自身脆性较大，并且有明显的内应力，尤其在用于柔性基底表面时容易出现微裂纹，为原子氧“潜蚀”航天器表面材料提供了通道。在SiOx涂层中添加少量的含氟聚合物PTFE会使涂层的柔韧性大大提高，同时不影响涂层其他方面的性能。
研制和开发SiOx/PTFE复合原子氧防护涂层，对航天器表面材料，尤其是柔性的聚合物材料进行有效的原子氧防护，将有利于提高航天器的可靠性并延长其寿命。
【发明内容】
本发明的目的是为了解决现有原子氧防护涂层自身脆性大、容易出现微裂纹，从而容易被原子氧剥蚀的问题，提出了一种复合原子氧防护涂层SiOx/PTFE的制备方法，所制备的SiOx/PTFE复合原子氧防护涂层中PTFE的质量分数为4％～8％。
本发明是通过以下技术方案实现的。
本发明的一种SiOx/PTFE复合原子氧防护涂层的制备方法，其具体实施步骤如下：
(1)制备圆形的SiO2靶，SiO2的纯度为99.9％；
(2)制备2～4片与SiO2靶同直径、扇形角为10°的PTFE片状材料；
(3)用导电胶将PTFE片状材料均匀粘贴在SiO2靶上；
(4)将(3)制备的SiO2/PTFE复合靶安装在磁控溅射设备的靶座上，磁控溅射设备抽真空至2×10-3Pa，然后通入Ar气，开启磁控溅射靶电源，靶面产生辉光放电，Ar离子流对SiO2/PTFE靶进行轰击，从靶面溅射出SiOx和PTFE，沉积在涂层基底上，得到SiOx/PTFE复合原子氧防护涂层；沉积放电功率为100～120W，放电气压为4×10-1～5×10-1Pa，溅射时间为60～80min。
有益效果
(1)本发明的SiOx/PTFE复合涂层原子氧防护性能良好，不影响航天器表面材料的工作性能。
(2)本发明的SiOx/PTFE复合涂层适用于各类航天器表面材料，柔韧性好，特别在用于柔性薄膜等需卷绕表面有明显优势。
【附图说明】
图1为SiO2/PTFE复合靶示意图；
其中，1-SiO2靶、2-PTFE片状材料。
【具体实施方式】
实施例1
(1)制备直径为100mm、厚度为15mm、纯度为99.9％的SiO2靶；
(2)准备2片直径为100mm、扇形角为10°的PTFE片状材料；
(3)用导电胶将PTFE片状材料均匀粘贴在圆形SiO2靶上；
(4)将(3)制备的SiO2/PTFE复合靶安装在磁控溅射设备的靶座上，磁控溅射设备抽真空至2×10-3Pa，然后通入Ar气，开启磁控溅射靶电源，靶面产生辉光放电，Ar离子流对SiO2/PTFE靶进行轰击，从靶面溅射出SiOx和PTFE，沉积在Kapton基底上，得到SiOx/PTFE复合原子氧防护涂层；沉积放电功率为100W，放电气压为5×10-1Pa，沉积时间为60min。
制得的涂层无色透明，其中PTFE含量为4.24％；经通量为1.66×1021atoms/cm2的原子氧试验，复合涂层剥蚀率为0.027mg/cm2，为SiOx涂层剥蚀率0.054mg/cm2的50％。
实施例2
(1)制备直径为100mm、厚度为15mm、纯度为99.9％的SiO2靶；
(2)准备3片直径为100mm、扇形角为10°的PTFE片状材料；
(3)用导电胶将PTFE片状材料均匀粘贴在圆形SiO2靶上；
(4)将(3)制备的SiO2/PTFE复合靶安装在磁控溅射设备的靶座上，磁控溅射设备抽真空至2×10-3Pa，然后通入Ar气，开启磁控溅射靶电源，靶面产生辉光放电，Ar离子流对SiO2/PTFE靶进行轰击，从靶面溅射出SiOx和PTFE，沉积在Kapton基底上，得到SiOx/PTFE复合原子氧防护涂层；沉积放电功率为120W，放电气压为4×10-1Pa，沉积时间为80min。
制得的涂层无色透明，其中PTFE含量为6.03％；经通量为1.66×1021atoms/cm2的原子氧试验，复合涂层剥蚀率为0.025mg/cm2，为SiOx涂层剥蚀率0.054mg/cm2的46％。
实施例3
(1)制备直径为100mm、厚度为15mm、纯度为99.9％的SiO2靶；
(2)准备4片直径为100mm、扇形角为10°的PTFE片状材料；
(3)用导电胶将PTFE片状材料均匀粘贴在圆形SiO2靶上；
(4)将(3)制备的SiO2/PTFE复合靶安装在磁控溅射设备的靶座上，磁控溅射设备抽真空至2×10-3Pa，然后通入Ar气，开启磁控溅射靶电源，靶面产生辉光放电，Ar离子流对SiO2/PTFE靶进行轰击，从靶面溅射出SiOx和PTFE，沉积在Kapton基底上，得到SiOx/PTFE复合原子氧防护涂层；沉积放电功率为110W、放电气压为4.5×10-1Pa，沉积时间为70min。
制得的涂层无色透明，其中PTFE含量为7.96％；经通量为1.66×1021atoms/cm2的原子氧试验，复合涂层剥蚀率为0.041mg/cm2，为SiOx涂层剥蚀率0.054mg/cm2的76％。