Способ получения тонкопленочного покрытия


 

C09D1/00 - Составы для нанесения покрытий, например краски, масляные или спиртовые лаки; заполняющие пасты; чернила; химические средства для удаления краски или чернил; корректирующие жидкости; средства для морения древесины; пасты или твердые вещества для окрашивания или печатания; использование материалов для этой цели (косметика A61K; способы для нанесения жидкостей или других текучих веществ на поверхности вообще B05D; морение древесины B27K 5/02;органические высокомолекулярные соединения C08; органические красители и родственные соединения для получения красителей, протрав или лаков как таковых C09B; обработка неорганических неволокнистых материалов, используемых в качестве пигментов или наполнителей, C09C; природные смолы, политура, высыхающие масла, сиккативы, скипидар как таковые C09F;

Владельцы патента RU 2599294:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский государственный университет" (ТГУ, НИ ТГУ) (RU)

Изобретение относится к тонкопленочным стеклокерамическим покрытиям, широко применяемым в материаловедении и медицинском материаловедении. Способ получения тонкопленочного покрытия на основе SiO 2-TiO2-P2O5-CaO включает приготовление пленкообразующего раствора (ПОР) с дальнейшим нанесением этого раствора на поверхность кремниевой подложки и ступенчатую термообработку. Предварительно готовят два пленкообразующих раствора, сливают их вместе с дальнейшим нанесением на подложку при ступенчатой термообработке при температуре 80°C в течение 20 мин с последующим стабилизационным отжигом при температуре 600°C в течение 1 ч. Для первого ПОР компоненты используют при следующем соотношении, мас.%: тетрабутоксититан - 0,4-1,0; бутиловый спирт - остальное. Для второго ПОР компоненты используют при следующем соотношении, мас.%: тетраэтоксисилан - 4,6; хлорид кальция - 2,8-3,4; ортофосфорная кислота - 0,5; этиловый спирт - остальное. Технический результат - получение стабильного по времени покрытия с высоким показателем преломления и толщиной менее 100 нм. 2 з.п. ф-лы, 3 пр.

 

Изобретение относится к тонкопленочным стеклокерамическим покрытиям, широко применяемым в материаловедении и медицинском материаловедении, в частности.

Известно многослойное защитное покрытие, содержащее металлический слой-основу, адгезионный слой и защитный слой (Патент РФ 2285749, опубл. 20.10.2006, C23C 28/00). Защитный слой выполнен из двух внутреннего и наружного подслоев, каждый из которых имеет композиционную структуру и содержит керамическую матрицу и наполнитель, при этом матрица внутреннего подслоя выполнена в виде жесткого каркаса, в порах которого расположен наполнитель, а матрица наружного подслоя - в виде твердых частиц, не имеющих жесткого сцепления друг с другом, расположенных в слое наполнителя.

Недостатками известного способа является сложность получения покрытий на различных подложках, вследствие использования матрицы в виде жесткого каркаса и наполнителя, что не всегда возможно осуществить на неровных поверхностях, в т.ч. на различных деталях, формах.

Известен способ получения мезопористых смешанных оксидов ZrO 2-SiO2 (статья В.Н. Витер. «Золь-гель синтез мезопористых смешанных оксидов ZrO2-SiO2 » //Журнал прикладная химия, - 2010. Т.83. Вып.2. С.198-202) золь-гель методом с использованием оксохлорида циркония ZrOCl 2·8H2O и тетраэтилортосиликата Si(OEt) 4 в водно-этанольной среде в присутствии азотной кислоты. Расчетное количество ZrOCl2·8H2O растворяли в воде, добавляли этиловый спирт, Si(OEt)4 и HNO 3. Смесь нагревали на водяной бане при 60°C в течение 1-3 ч, полученные гели высушивали и отжигали до получения оксидов. Недостатком известного способа является получение мезопористых оксидных систем только в виде порошков ксерогелей, что ограничивает область их практического использования.

Известен способ получения многослойного покрытия (Патент РФ 2497680, опубл. 10.11.2013 г., B32B18/00), выбранный в качестве прототипа. Способ получения многослойного покрытия на основе SiO2-ZrO2-P2O5-CaO включает приготовление пленкообразующего раствора (ПОР) с дальнейшим последовательным нанесением на кремневую подложку первого слоя ПОР, затем второго слоя ПОР, затем повторно первого ПОР. После нанесения каждого слоя проводят ступенчатую термообработку при температуре 60°C в течение 30 мин и затем стабилизационный отжиг при температуре 700°C в течение 1 часа. Состав первого ПОР содержит оксохлорид циркония, 96 масс.% этиловый спирт. Состав второго ПОР содержит тетраэтоксисилан, хлорид кальция, ортофосфорную кислоту, 96 масс.% этиловый спирт.

Недостатком известного способа являются ограниченные возможности пленкообразующих растворов по их вязкости при их совместном использовании для получения качественных пленок.

Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения тонкопленочного покрытия на основе SiO2-TiO2-P2O 5-CaO, позволяющий получать, стабильные по времени покрытия, с высокими значениями показателя преломления и толщиной менее 100 нм.

Поставленная задача решается тем, что способ получения тонкопленочного покрытия на основе SiO2-TiO2-P2O5-CaO включает приготовление пленкообразующего раствора с дальнейшим нанесением этого раствора на поверхность кремниевой подложки и ступенчатую термообработку, но в отличие от прототипа предварительно готовят два пленкообразующих раствора, сливают их вместе с дальнейшем нанесением на подложку при ступенчатой термообработке при температуре 80°C в течение 20 мин с последующим стабилизационным отжигом при температуре 600°C в течение 1 ч.

Компоненты для первого ПОР используют при следующем соотношении компонентов, масс.%:

Тетрабутоксититан -0,4-1,0

Бутиловый спирт- остальное

Компоненты для второго ПОР используют при следующем соотношении компонентов, масс %

Тетраэтоксисилан - 4,6

Хлорид кальция -2,8-3,4

Ортофосфорная кислота -0,5

Этиловый спирт - остальное

Примеры конкретного осуществления изобретения приведены ниже.

Пример 1.

Для приготовления 20 мл первого пленкообразующего раствора необходимо взять 0,4 мл тетрабутоксититана с плотностью 0,99 г/см3 и растворить его в 20 мл 99,8 масс.% бутилового спирта. Для приготовления 100 мл второго пленкообразующего раствора необходимо взять 2,8 г хлорида кальция и растворить его в 90 мл 96 масс.% этилового спирта, добавить 4,6 мл тетраэтоксисилан с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,3 мл фосфорной кислоты с плотностью 1,685 г/см 3 и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания растворов в течение 24 часов их сливают в один раствор и наносят на кремневую подложку методом центрифугирования, подвергают термообработке при температурах 80°C в течение 20 мин, и при температурах 600°С в течение 1 часа, при этом получается покрытие состава SiO2-TiO2-P2O5-CaO толщиной 58 нм и показателем преломления 1,54.

Пример 2.

Для приготовления 20 мл первого пленкообразующего раствора необходимо взять 0,7 мл тетрабутоксититана с плотностью 0,99 г/см3 и растворить его в 20 мл 99,8 масс.% бутилового спирта. Для приготовления 100 мл второго пленкообразующего раствора необходимо взять 3,0 г хлорида кальция и растворить его в 90 мл 96 масс.% этилового спирта, добавить 4,6 мл тетраэтоксисилан с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,3 мл фосфорной кислоты с плотностью 1,685 г/см 3 и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания растворов в течение 24 часов их сливают в один раствор и наносят на кремневую подложку методом центрифугирования, подвергают термообработке при температурах 80°C в течение 20 мин и при температурах 600°С в течение 1 часа, при этом получается покрытие состава SiO2-TiO2-P2O5-CaO толщиной 54 нм и показателем преломления 1,57.

Пример 3.

Для приготовления 20 мл первого пленкообразующего раствора необходимо взять 1 мл тетрабутоксититана с плотностью 0,99 г/см3 и растворить его в 20 мл 99,8 масс.% бутилового спирта. Для приготовления 100 мл второго пленкообразующего раствора необходимо взять 3,4 г хлорида кальция и растворить его в 90 мл 96 масс.% этилового спирта, добавить 4,6 мл тетраэтоксисилан с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,3 мл фосфорной кислоты с плотностью 1,685 г/см 3 и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания растворов в течение 24 часов их сливают в один раствор и наносят на кремневую подложку методом центрифугирования, подвергают термообработке при температурах 80°C в течение 20 мин и при температурах 600°С в течение 1 часа, при этом получается покрытие состава SiO2-TiO2-P2O5-CaO толщиной 71 нм и показателем преломления 1,59.

1. Способ получения тонкопленочного покрытия на основе SiO2-TiO2-P5O5-CaO, включающий приготовление пленкообразующего раствора с дальнейшим нанесением этого раствора на поверхность кремниевой подложки и ступенчатую термообработку, отличающийся тем, что предварительно готовят два пленкообразующих раствора, сливают их вместе с дальнейшим нанесением на подложку при ступенчатой термообработке при температуре 80°C в течение 20 мин с последующим стабилизационным отжигом при температуре 600°C в течение 1 ч.

2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компоненты для первого пленкообразующего раствора используют при следующем соотношении компонентов, мас.%:

Тетрабутоксититан 0,4-1,0
Бутиловый спирт остальное

3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что компоненты для второго пленкообразующего раствора используют при следующем соотношении компонентов, мас. %:

Тетраэтоксисилан 4,6
Хлорид кальция 2,8-3,4
Ортофосфорная кислота 0,3
Этиловый спирт остальное



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к коррозионно-стойкой композиции покрытия, содержащей наночастицы гидроксида магния, характеризующиеся размером частиц, меньшим чем 200 нм. Композиция может дополнительно содержать термоотверждающуюся пленкообразующую смолу, полученную в результате проведения реакции между полиамином и эпоксифункциональным полимером.

Изобретение относится к вариантам способа получения покрытого изделия. Покрытое изделие включает стеклянную подложку, на которую нанесена тонкая пленка, содержащая углеродные нанотрубки (УНТ).

Изобретение относится к области космического материаловедения, а именно к терморегулирующим покрытиям класса «солнечные отражатели». Терморегулирующие покрытия класса «солнечный отражатель» выполнены на основе вариантов композиций, содержащих при определенных соотношениях водный раствор жидкого литиевого стекла, сульфат бария, функциональную добавку и дистиллированную воду.
Изобретение относится к области космического материаловедения, а именно к покрытиям пассивной терморегуляции класса «истинный поглотитель» («ИП»). Терморегулирующее покрытие класса «истинный поглотитель» выполнено из композиции, включающей неорганическое силикатное связующее и магнетит.

Изобретение относится к области нанесения лакокрасочных покрытий на основе жидкого стекла. Может быть использовано при изготовлении художественных изделий, для оформления современных интерьеров, во флористике и других областях, где требуется использовать красивую и необычную фактуру.

Изобретение относится к литейно-металлургическому производству, в частности к получению пористых литых заготовок (отливок, слитков) из металлов и сплавов с невысокой температурой плавления и легкоплавких металлов и сплавов, используемых для изготовления деталей в машиностроении и других отраслях промышленности.

Изобретение относится к химическому составу защитно-декоративного силикатного покрытия и может быть использовано для окрашивания металлических наружных и внутренних поверхностей с целью их защиты от коррозии и придания им декоративного вида.

Изобретение относится к составам композиций для получения теплоизоляционного покрытия на бетонных (железобетонных) строительных изделиях и конструкциях. Композиция для получения теплоизоляционного покрытия на бетонных строительных изделиях и конструкциях содержит жидкое натриевое или калиевое стекло, вспученный вермикулит, продукт взаимодействия капролактама и триэтаноламинолеата, каолин и/или бентонит, портландцемент, шламовые отходы водоподготовки ТЭЦ, хлорпарафин.
Изобретение относится к силикатным краскам, применяемым для защитно-декоративной отделки внутренних и наружных поверхностей зданий и сооружений. Силикатная краска содержит в качестве наполнителя термолизный дефекат - отход сахарного производства, прокаленный при температуре 260 и 600°С, с размером частиц 1-2 мкм.

Изобретение относится к способу получения бакелитовых лаков, используемых в качестве связующих для производства водостойких древесных композиционных материалов (древесно-слоистый пластик) для жилищного и промышленного строительства, машиностроения, транспорта.
Наверх