EP1254142A1 - Neue aminosilylborylalkane, ihre herstellung und verwendung - Google Patents

Neue aminosilylborylalkane, ihre herstellung und verwendung

Info

Publication number
EP1254142A1
EP1254142A1 EP01913747A EP01913747A EP1254142A1 EP 1254142 A1 EP1254142 A1 EP 1254142A1 EP 01913747 A EP01913747 A EP 01913747A EP 01913747 A EP01913747 A EP 01913747A EP 1254142 A1 EP1254142 A1 EP 1254142A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
substrate
compounds
coating
formula
hydrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
EP01913747A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Hardy Jüngermann
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Bayer AG
Original Assignee
Bayer AG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Bayer AG filed Critical Bayer AG
Publication of EP1254142A1 publication Critical patent/EP1254142A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/69—Inorganic materials
    • H10P14/692—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses
    • H10P14/6921—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses containing silicon
    • H10P14/69215—Inorganic materials composed of oxides, glassy oxides or oxide-based glasses containing silicon the material being a silicon oxide, e.g. SiO2
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07F—ACYCLIC, CARBOCYCLIC OR HETEROCYCLIC COMPOUNDS CONTAINING ELEMENTS OTHER THAN CARBON, HYDROGEN, HALOGEN, OXYGEN, NITROGEN, SULFUR, SELENIUM OR TELLURIUM
    • C07F7/00—Compounds containing elements of Groups 4 or 14 of the Periodic Table
    • C07F7/02—Silicon compounds
    • C07F7/08—Compounds having one or more C—Si linkages
    • C07F7/10—Compounds having one or more C—Si linkages containing nitrogen having a Si-N linkage
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/63—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the formation processes
    • H10P14/6326—Deposition processes
    • H10P14/6328—Deposition from the gas or vapour phase
    • H10P14/6334—Deposition from the gas or vapour phase using decomposition or reaction of gaseous or vapour phase compounds, i.e. chemical vapour deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/65—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by treatments performed before or after the formation of the materials
    • H10P14/6516—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by treatments performed before or after the formation of the materials of treatments performed after formation of the materials
    • H10P14/6529—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by treatments performed before or after the formation of the materials of treatments performed after formation of the materials by exposure to a gas or vapour
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H10P14/66—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the type of materials
    • H10P14/668—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the type of materials the materials being characterised by the deposition precursor materials
    • H10P14/6681—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the type of materials the materials being characterised by the deposition precursor materials the precursor containing a compound comprising Si
    • H10P14/6684—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials characterised by the type of materials the materials being characterised by the deposition precursor materials the precursor containing a compound comprising Si the compound comprising silicon and oxygen

Definitions

  • the present invention relates to new aminosilylborylalkanes, a process for their preparation from the corresponding chlorine compounds, with such
  • Aminosilylborylalkanes produced coated substrates and a process for the production of ceramic protective layers.
  • quartz glass SiO 2
  • CVD chemical vapor coating
  • WO 98/10118 describes the deposition of silicon-containing layers after the
  • the silicon-containing coatings described in the prior art are not suitable for high-temperature applications above 1,400 ° C. to 1,800 ° C.
  • aminosilylborylalkanes have now been found which can be applied in a simple manner by CVD to a substrate and protect this in high-temperature applications.
  • aminosilylborylalkanes according to the invention are those of the formula (I)
  • R 1 is an alkyl group with 1 to 4 carbon atoms or phenyl and
  • R 2 is hydrogen, an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms or phenyl.
  • Examples of an alkyl group with 1 to 4 carbon atoms are methyl, ethyl, propyl, isopropyl, sec-butyl or tert-butyl.
  • R 1 is preferably methyl and R 2 is hydrogen.
  • the compounds of the formula (I) can be reacted by reacting compounds of the formula (II)
  • dialkylamines or diphenylamine in an inert organic solvent.
  • R 1 is methyl and R 2 is hydrogen are preferably reacted.
  • the preferred dialkylamine is
  • Dimethylamine used.
  • inert organic solvents which can be used are alkanes, aromatic hydrocarbons or ethers.
  • C5-Cg alkanes and toluene are preferably used, particularly preferably n-hexane.
  • Inert organic solvent mixtures can also be used.
  • a compound of the formula (II) in which R 1 is methyl and R 2 is hydrogen is particularly preferably reacted with dimethylamine in n-hexane.
  • the compounds of the formula (II) and the amine are preferably used in a molar ratio of 1: 1 to 1:20, preferably 1: 2 to 1:10, particularly preferably 1: 2.5 to 1: 5.
  • the reaction temperature can vary between -100 ° C and 20 ° C, it is preferably -80 ° C to -30 ° C, particularly preferably -70 ° C to -40 ° C.
  • the preparation of the compounds of formula (II) is described in DE-PS-19 713 766.
  • the compounds of the formula (II) can be initially taken in an inert organic solvent and the amine can be added dropwise.
  • the reaction mixture is preferably stirred. After the reaction has ended, the reaction mixture can be filtered off and washed. The filtrate, which contains the reaction product, can be concentrated and worked up for distillation.
  • the compounds of formula (I) according to the invention can be used to apply protective layers to substrates. According to the invention, these protective layers are produced in that compounds of the formula (I) in one
  • a thermal CVD method is preferably used as the CVD method, in particular an LPCVD (Low Pressure CVD) method.
  • LPCVD Low Pressure CVD
  • other CVD methods can also be used according to the invention, in particular plasma CVD.
  • the device in which the thermal CVD process can be carried out preferably has a pressure-tight storage container which holds the liquid
  • the output connection can be fed via a flow measuring device to a mixing device into which an inert gas, for example nitrogen, flows at the same time via a corresponding gas flow measuring device.
  • an aerosol is formed in the mixing device from the liquid starting compound, which is heated in a
  • Evaporator is evaporated without residue.
  • the steam is fed to one end of the preferably tubular coating furnace, into which the substrate or several substrates to be coated are arranged one above the other or one behind the other. are arranged.
  • a vacuum pump is preferably connected to the other end of the tubular furnace.
  • the temperature of the evaporator is preferably 30 ° C. to 100 ° C., particularly preferably 50 ° C. to 90 ° C., very particularly preferably 60 ° C to 80 ° C.
  • the pressure in the coating furnace is preferably 10 " 1 to 10" 5 mbar, particularly preferably 10 " 2 to 10 -3 mbar.
  • the substrate is preferably heated to a temperature of 400 ° C. to 1800 ° C., particularly preferably 650 ° C. to 1500 ° C.
  • the layers produced by the process according to the invention contain the elements (this term also including bonds to one another) silicon, nitrogen, boron and carbon.
  • the layer can contain organic residues which are formed from the starting compound. These organic residues can influence the properties of the layer.
  • the substrate can be coated at a correspondingly high temperature. However, the coating can also be carried out at a rather low temperature of the substrate and any organic residues can be removed by thermal aftertreatment in an oven at 600 ° C. to
  • 1,800 ° C can be removed.
  • the layers produced according to the invention have a comparatively high carbon content. In contrast to lower carbon contents, this causes crystallization in the Layer generally only at temperatures above 2000 ° C, which makes these layers particularly suitable for high temperature applications.
  • the layers according to the invention are particularly suitable for protecting metal, carbon and ceramic substrates.
  • the layers according to the invention are applied to metal substrates, for example made of steel or a titanium alloy, they are distinguished by high adhesive strength. This is particularly good if the metal substrate is coated in the unpolished state, ie has a roughness depth of more than 5 ⁇ m.
  • the layers according to the invention also have high wear resistance and lubricating properties.
  • the latter can be influenced by the proportion of organic residues which result from the alkyl or phenyl groups of the starting substrate.
  • the method according to the invention can be used, for example, for coating metal parts in engine construction.
  • the substrates coated by the process according to the invention are heated to temperatures of, for example, 900 ° C. to 1,800 ° C., in particular 1,200 ° C. to 1,600 ° C. in an oxygen-containing atmosphere, that is to say, for example in air, the silicon becomes on the surface the protective layer is oxidized to S1O2.
  • the SiÜ2 formed on the surface of the substrate has a relatively low melting point due to the presence of boron. The result of this is that the protective layer melts in the surface area even at a relatively low temperature and the melt in any cracks that have formed seals the underlying area of the protective layer, thereby preventing the penetration of oxygen into the substrate.
  • graphite cubes with an edge length of 1 cm were used, which were positioned in the middle of a tube furnace.
  • the cubes were degreased before coating and baked at 150 ° C.
  • the graphite cubes were heated to 900 ° C in the coating furnace in the presence of argon.
  • 1.5 ml of the starting compound from Example 1 were placed in a storage vessel and the entire coating apparatus was evacuated to 5.7 ⁇ 10 -2 mbar. After adjusting the pressure, the storage vessel was heated to 65 ° C. The pressure in the coating apparatus rose to 7.5 »10" 2 mbar.
  • the starting compound had evaporated and the oven was cooled to 20 ° C.
  • the coated graphite cubes were then pyrolyzed at 1,450 ° C. for 1 hour under an argon atmosphere.
  • the coatings evenly covered the substrates, X-ray electron microscopy and transmission electron microscopy images showed the intimate bond between the substrate and the ceramic coating.
  • the ceramic coating is amorphous. Energy-dispersive X-ray analyzes showed that the layer contained silicon, boron and carbon and nitrogen.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft neue Aminosilylborylalkane, ein Verfahren zu deren Herstellung aus den entsprechenden Chlorverbindungen, mit solchen Aminosilylborylalkanen hergestellte beschichtete Substrate und ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Schutzschichten.

Description

Neue Aminosilylborylalkane, ihre Herstellung und Verwendung
Die vorliegende Erfindung betrifft neue Aminosilylborylalkane, ein Verfahren zu deren Herstellung aus den entsprechenden Chlorverbindungen, mit solchen
Aminosilylborylalkanen hergestellte beschichtete Substrate und ein Verfahren zur Herstellung von keramischen Schutzschichten.
Um Hochtemperatur-Bauteile vor Oxidation zu schützen, ist es bekannt, das Bauteil durch chemische Dampfbeschichtung (CVD) unter Verwendung von Silanen mit einer Quarzglas-(Siθ2)-schicht zu versehen. Bei einer Temperatur oberhalb etwa 1 100°C geht die amorphe Quarzglasschicht in den kristallinen Zustand (Cristobalit) über. Dieser sogenannte Quarzsprung führt zu Rissen in der Beschichtung, die insbesondere nach Abkühlung und erneuter Erwärmung des Bauteils, also bei Tempera- turwechselbeanspruchung, zu einer raschen Oxidation des Bauteils führen.
Zwar kann die Rissbildung durch weitere Schichten, beispielsweise Siliciumcarbid- schichten, zurückgedrängt werden, jedoch ist das Aufbringen einer solchen Folge unterschiedlicher Schichten mit entsprechend vielen Prozessschritten verbunden und damit kosten- und zeitaufwendig. Zudem führt eine durch CVD auf ein Metallsubstrat aufgebrachte Quarzglasschicht bei mechanischer Beanspruchung sowie Temperaturwechselbeanspruchungen zu Abplatzungen.
Aus GB-PS-792 274 ist die Abscheidung siliziumhaltiger Schichten nach dem CVD- Verfahren aus einer kohlenstoff-, bor- und siliziumhaltigen Gasströmung bei 1 000°C bis 1 400°C auf beispielsweise keramischen Substraten unter Bildung von Si-B-C- Schichten bekannt. Als Ausgangsmaterialien werden Alkylsilane und Alkylborane verwendet.
WO 98/10118 beschreibt die Abscheidung siliziumhaltiger Schichten nach dem
CVD- Verfahren bei 400°C bis 1 800°C auf beispielsweise Metallsubstraten unter Bildung von Si-B-C-N-Schichten. Als Ausgangsmaterial werden Amino- silylborylamine verwendet.
Die im Stand der Technik beschriebenen siliziumhaltigen Beschichtungen sind jedoch für Hochtemperaturanwendungen oberhalb von 1 400°C bis 1 800°C nicht geeignet.
Es bestand also Bedarf an Verbindungen, die es ermöglichen, Substrate unterschiedlicher Art auf einfache Weise mit einer fest haftenden Schutzschicht zu versehen, welche die Substrate bei Hochtemperaturanwendungen schützt.
Überraschenderweise wurden nun Aminosilylborylalkane gefunden, welche auf einfache Weise durch CVD auf einem Substrat aufgebracht werden können und dieses bei Hochtemperaturanwendungen schützen.
Bei den erfmdungsgemäßen Aminosilylborylalkanen handelt es sich um solche der Formel (I)
worin
R1 eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Phenyl ist und
R2 Wasserstoff, eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Phenyl ist.
Beispiele für eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen sind Methyl, Ethyl, Propyl, Isopropyl, sek.-Butyl oder tert.-Butyl. Vorzugsweise ist R1 Methyl und R2 Wasserstoff.
Erfindungsgemäß lassen sich die Verbindungen der Formel (I) durch Umsetzung von Verbindungen der Formel (II)
mit Dialkylaminen oder Diphenylamin in einem inerten organischen Lösungsmittel herstellen. Vorzugsweise werden Verbindungen der Formel (II), worin R1 Methyl und R2 Wasserstoff ist, umgesetzt. Als Dialkylamin wird vorzugsweise
Dimethylamin eingesetzt. Als inerte organische Lösungsmittel können beispielsweise Alkane, aromatische Kohlenwasserstoffe oder Ether eingesetzt werden. Vorzugsweise werden C5-Cg-Alkane und Toluol eingesetzt, besonders bevorzugt n- Hexan. Es können auch inerte organische Lösungsmittelgemische eingesetzt werden.
Besonders bevorzugt wird eine Verbindung der Formel (II), worin R1 Methyl und R2 Wasserstoff ist, mit Dimethylamin in n-Hexan umgesetzt.
Vorzugsweise werden die Verbindungen der Formel (II) und das Amin in einem molaren Verhältnis von 1:1 bis 1:20, bevorzugt 1 :2 bis 1:10, besonders bevorzugt von 1:2,5 bis 1 :5 eingesetzt.
Die Reaktionstemperatur kann zwischen -100°C und 20°C variieren, sie beträgt vorzugsweise -80°C bis -30°C, besonders bevorzugt -70°C bis -40°C.
Die Herstellung der Verbindungen der Formel (II) ist in DE-PS-19 713 766 beschrieben. Zur Durchführung der Reaktion können die Verbindungen der Formel (II) in einem inerten organischen Lösungsmittel vorgelegt werden und das Amin zugetropft werden. Dabei wird die Reaktionsmischung vorzugsweise gerührt. Nach Beendigung der Reaktion kann der Reaktionsansatz abfiltriert und gewaschen werden. Das Filtrat, welches das Reaktionsprodukt enthält, kann zur Aufarbeitung eingeengt und destilliert werden.
Die erfindungsgemäßen Verbindungen der Formel (I) lassen sich zum Aufbringen von Schutzschichten auf Substrate verwenden. Erfindungsgemäß werden diese Schutzschichten dadurch hergestellt, dass Verbindungen der Formel (I) in einem
CVD- Verfahren eingesetzt werden. Vorzugsweise werden hierfür Verbindungen der Formel (I) eingesetzt, worin R1 Methyl und R2 Wasserstoff ist.
Als CVD- Verfahren wird vorzugsweise ein thermisches CVD-Verfahren angewen- det, insbesondere ein LPCVD-(Low Pressure CVD)-Verfahren. Statt dem thermischen CVD-Verfahren können erfindungsgemäß jedoch auch andere CVD-Verfahren eingesetzt werden, insbesondere Plasma-CVD.
Die Vorrichtung, in der das thermisches CVD-Verfahren durchgeführt werden kann, weist vorzugsweise einen druckdichten Vorratsbehälter auf, der die flüssige
Ausgangsverbindung gemäß der Formel (I), vorzugsweise die flüssige
Ausgangsverbindung gemäß der Formel (I), worin R1 Methyl und R2 Wasserstoff ist, enthält und durch ein Inertgas, beispielsweise Argon, unter Druck steht. Die flüssige
Ausgangsverbindung kann über ein Durchflussmessgerät einer Mischeinrichtung zugeführt werden, in die zugleich über ein entsprechendes Gasdurchflussmessgerät ein Inertgas, beispielsweise Stickstoff strömt. Dadurch wird in der Mischeinrichtung aus der flüssigen Ausgangsverbindung ein Aerosol gebildet, das in einem erwärmten
Verdampfer rückstandsfrei verdampft wird. Der Dampf wird dem einen Ende des vorzugsweise rohrformig ausgebildeten Beschichtungsofens zugeführt, in den das zu beschichtende Substrat oder mehrere Substrate über- und oder hintereinander ange- ordnet sind. An das andere Ende des rohrförmigen Ofens ist vorzugsweise eine Vakuumpumpe angeschlossen.
Wenn als Ausgangsverbindung eine Verbindung der Formel (I), worin R1 Methyl und R2 Wasserstoff ist, eingesetzt wird, beträgt die Temperatur des Verdampfers bevorzugt 30°C bis 100°C, besonders bevorzugt 50°C bis 90°C, ganz besonders bevorzugt 60°C bis 80°C.
Der Druck im Beschichtungsofen beträgt bevorzugt 10"1 bis 10"5 mbar, besonders bevorzugt 10"2 bis 10-3 mbar.
In dem Beschichtungsofen wird das Substrat vorzugsweise auf eine Temperatur von 400°C bis 1 800°C, besonders bevorzugt 650°C bis 1 500°C erwärmt.
Mit der beschriebenen CVD- Vorrichtung können die Abscheidungsbedingungen genau eingehalten und damit Schichten mit reproduzierbaren Eigenschaften erhalten werden. Die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellten Schichten enthalten die Elemente (wobei dieser Begriff auch Bindungen untereinander einschließt) Silizium, Stickstoff, Bor und Kohlenstoff. Neben diesen Elementen kann die Schicht organische Reste enthalten, welche aus der Ausgangsverbindung gebildet sind. Diese organischen Reste können die Eigenschaften der Schicht beeinflussen. Zur Vermeidung von organischen Resten kann das Substrat bei einer entsprechend hohen Temperatur beschichtet werden. Die Beschichtung kann jedoch auch bei einer eher niedrigen Temperatur des Substrats durchgeführt werden und eventuelle organische Reste können durch eine thermische Nachbehandlung in einem Ofen bei 600°C bis
1 800°C entfernt werden.
Durch den Einsatz der Verbindungen gemäß Formel (I) weisen die erfindungsgemäß hergestellten Schichten einen vergleichsweise hohen Kohlenstoffgehalt auf. Dadurch tritt, im Gegensatz zu niedrigeren Kohlenstoffgehalten eine Kristallisation in der Schicht im allgemeinen erst bei Temperaturen über 2000°C auf, was diese Schichten für Hochtemperaturanwendungen besonders geeignet macht.
Die erfindungsgemäßen Schichten sind insbesondere zum Schutz von Metall-, Koh- lenstoff- und Keramiksubstraten geeignet.
Werden die erfindungsgemäßen Schichten auf Metallsubstrate, beispielsweise aus Stahl oder einer Titanlegierung, aufgebracht, so zeichnen sie sich durch hohe Haftfestigkeit aus. Diese fällt insbesondere dann gut aus, wenn das Metallsubstrat in unpoliertem Zustand beschichtet wird, also eine Rauhtiefe von mehr als 5 μm besitzt.
Die erfindungsgemäßen Schichten weisen neben der hohen Haftfestigkeit auch eine hohe Verschleißfestigkeit und Schmiereigenschaften auf. Letztere können durch den Anteil der organischen Reste, die von den Alkyl- oder Phenylgruppen des Ausgangssubstrates herrühren, beeinflusst werden.
Aufgrund der hervorragenden tribologischen Eigenschaften der erfindungsgemäßen Schichten kann das erfindungsgemäße Verfahren beispielsweise zur Beschichtung von Metallteilen im Motorenbau eingesetzt werden.
Wenn die nach dem erfindungsgemäßen Verfahren beschichteten Substrate auf Temperaturen von beispielsweise 900°C bis 1 800°C, insbesondere 1 200°C bis 1 600°C in einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre, also beispielsweise an Luft, erhitzt werden, wird das Silizium an der Oberfläche der Schutzschicht zu S1O2 oxidiert.
Diese Oxidation kann durch Nachbehandlung des beschichteten Substrats in einem
Ofen bei vorzugsweise 600°C bis 1 800°C erfolgen oder bei Einsatz des Substrats an der Luft bei hohen Temperaturen. Das an der Oberfläche des Substrats gebildete SiÜ2 weist durch die Anwesenheit von Bor einen relativ niedrigen Schmelzpunkt auf. Dies hat zur Folge, dass die Schutzschicht im Oberflächenbereich schon bei relativ niedriger Temperatur schmilzt und die Schmelze etwaige entstandene Risse in dem darunter liegenden Bereich der Schutzschicht verschließt, wodurch das Eindringen von Sauerstoff in das Substrat verhindert wird.
Durch das erfindungsgemäße Verfahren wird eine Schutzschicht erzeugt, die im allgemeinen das beschichtete Substrat auch bei Temperaturwechselbelastung bis etwa 2000°C sicher vor Oxidation schützt.
Die nachfolgenden Beispiele dienen der Erläuterung der Erfindung, ohne dabei limitierend zu wirken.
Beispiele
Beispiel 1
Herstellung von 1 -Tris(dimethylamino)silyl- 1 -bis-(dimethylamino)borylethan
In einem 1 1 Rundkolben wurden bei -65°C 350 ml Dimethylamin einkondensiert. 68 g 1-Trichlorsilyl-l-dichlorborylethan
wurden mit 340 ml absolutem n-Hexan gemischt und in einer Zeitdauer von 70 min zu Dimethylamin getropft. Dabei erwärmte sich der Kolbeninhalt auf -58°C und ein weißer Niederschlag von Dimethylaminhydrochlorid fiel aus. Die Reaktionsmischung wurde noch 12 Stunden gerührt und dann langsam auf eine Temperatur von 20°C erwärmt. Der Niederschlag wurde mit einer Umkehrfritte abfiltriert und mit n-Hexan gewaschen. Das Filtrat wurde am Rotationsverdampfer bei 80°C eingeengt und anschließend unter vermindertem Druck destilliert. Der Hauptlauf wies einen Siedepunkt auf 69°C bis 72°C bei 0,2 mbar auf. Die Ausbeute betrug ca. 80 %. Beispiel 2
Für die Beschichtungsversuche wurden Graphitwürfel mit einer Kantenlänge von 1 cm verwendet, die in der Mitte eines Rohrofens positioniert wurden. Die Würfel wurden vor der Beschichtung entfettet und bei 150°C ausgeheizt. Die Graphitwürfel wurden im Beschichtungsofen in Gegenwart von Argon auf 900°C erhitzt. Nach dem Erreichen der Versuchstemperatur wurden 1,5 ml der Ausgangsverbindung aus Beispiel 1 in ein Vorratsgefäß gegeben und die gesamte Beschichtungsapparatur auf 5,7 •10-2 mbar evakuiert. Nach Einstellung des Drucks wurde das Vorratsgefäß auf 65°C erwärmt. Der Druck in der Beschichtungsapparatur stieg dabei auf 7,5»10"2 mbar an.
Nach 10 Stunden war die Ausgangsverbindung verdampft und der Ofen wurde auf 20°C abgekühlt. Anschließend wurden die beschichteten Graphitwürfel unter Argonatmosphäre 1 Stunde bei 1 450°C pyrolysiert. Die Beschichtungen bedeckten die Substrate gleichmäßig, röntgenelektronenmikroskopische und transmissionselektro- nenmikroskopische Aufnahmen zeigten den innigen Verbund zwischen dem Substrat und der keramischen Beschichtung. Die keramische Beschichtung ist amorph. Ener- giedispersive Röntgenanalysen ergaben, dass die Schicht Silicium, Bor und Kohlenstoff und Stickstoff enthielt.

Claims

Patentansprüche
1. Verbindungen der Formel (I)
worin
R1 eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Phenyl ist und
R2 Wasserstoff oder eine Alkylgruppe mit 1 bis 4 Kohlenstoffatomen oder Phenyl ist.
2. Verbindungen gemäß Anspruch 1, worin R1 Methyl und R2 Wasserstoff ist.
3. Verfahren zur Herstellung von Verbindungen gemäß Anspruch 1 und 2, dadurch gekennzeichnet, dass Verbindungen der Formel (II)
mit Dialkylaminen oder Diphenylamin in einem inerten organischen
Lösungsmittel umgesetzt werden.
4. Verfahren gemäß Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der Formel (II), worin R1 Methyl und R2 Wasserstoff ist, mit Dimethylamin umgesetzt wird.
5. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 3 und 4, dadurch gekennzeichnet, dass ein inertes organisches Lösungsmittel aus der Gruppe Alkane, aromatische Kohlenwasserstoffe oder Ether eingesetzt wird.
6. Verwendungen von Verbindungen gemäß Anspruch 1 zur Herstellung von keramischen Schutzschichten.
7. Verfahren zur Herstellung von keramischen Schutzschichten auf Substraten durch chemische Dampfbeschichtung (CVD), dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsverbindung Verbindungen gemäß Anspruch 1 eingesetzt werden.
8. Verfahren gemäß Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass als Ausgangsverbindung die Verbindung gemäß Anspruch 2 eingesetzt wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die chemische Dampfbeschichtung durch thermische Dampfbeschichtung bei niedrigem Druck (LPCVD) erfolgt.
10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Druck 10_1 bis
10"5 mbar beträgt.
11. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 7 bis
10, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat während der Beschichtung auf eine Temperatur von 400°C bis 1800°C erwärmt wird.
12. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 7 bis
11, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat nach der Beschichtung einer thermischen Nachbehandlung bei 600°C bis 1 800°C unterworfen wird.
13. Verfahren nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat bei der Nachbehandlung einer sauerstoffhaltigen Atmosphäre ausgesetzt wird.
14. Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 7 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass als Substrat ein Metall-, Kohlenstoff- oder Keramiksubstrat eingesetzt wird.
15. Beschichtete Substrate, erhältlich nach einem Verfahren gemäß einem oder mehreren der vorangegangenen Ansprüche 7 bis 14.
EP01913747A 2000-01-24 2001-01-11 Neue aminosilylborylalkane, ihre herstellung und verwendung Withdrawn EP1254142A1 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE10002876 2000-01-24
DE10002876A DE10002876A1 (de) 2000-01-24 2000-01-24 Neue Aminosilylborylalkane, ihre Herstellung und Verwendung
PCT/EP2001/000299 WO2001053304A1 (de) 2000-01-24 2001-01-11 Neue aminosilylborylalkane, ihre herstellung und verwendung

Publications (1)

Publication Number Publication Date
EP1254142A1 true EP1254142A1 (de) 2002-11-06

Family

ID=7628523

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
EP01913747A Withdrawn EP1254142A1 (de) 2000-01-24 2001-01-11 Neue aminosilylborylalkane, ihre herstellung und verwendung

Country Status (6)

Country Link
US (1) US20030009044A1 (de)
EP (1) EP1254142A1 (de)
JP (1) JP2004502639A (de)
AU (1) AU2001239221A1 (de)
DE (1) DE10002876A1 (de)
WO (1) WO2001053304A1 (de)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2001287731A1 (en) 2000-09-12 2002-03-26 Max-Planck-Gesellschaft Zur Forderung Der Wissenschaften E.V. High temperature-stabile silicon boron carbide nitride ceramics comprised of silylalkyl borazines, method for the production thereof, and their use
US11788190B2 (en) 2019-07-05 2023-10-17 Asm Ip Holding B.V. Liquid vaporizer
US11946136B2 (en) 2019-09-20 2024-04-02 Asm Ip Holding B.V. Semiconductor processing device
TW202146701A (zh) * 2020-05-26 2021-12-16 荷蘭商Ａｓｍ Ｉｐ私人控股有限公司 氣相沉積系統、在基材上形成氮化釩層之方法、直接液體注入系統

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See references of WO0153304A1 *

Also Published As

Publication number Publication date
JP2004502639A (ja) 2004-01-29
US20030009044A1 (en) 2003-01-09
WO2001053304A1 (de) 2001-07-26
AU2001239221A1 (en) 2001-07-31
DE10002876A1 (de) 2001-07-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI589527B (zh) 氫化鍺烷之生產方法以及氫化鍺烷
Smeacetto et al. Multilayer coating with self-sealing properties for carbon–carbon composites
EP2361275B1 (de) Polysilan-polycarbosilane mit reduziertem chlorgehalt auf basis von methylchlorpolysilanen sowie daraus hergestellte spinnmassen und keramische formkörper
TWI754626B (zh) 高純度三矽烷胺、製造方法、及用途
DE60125089T2 (de) Silane mit Carbamat- oder Harnstoff-Gruppen, und eine Gruppe mit Donor- oder Akzeptor-Funktionalität als Haftvermittler
DE102010002405A1 (de) Verfahren zur Oligomerisierung von Hydridosilanen, die mit dem Verfahren herstellbaren Oligomerisate und ihre Verwendung
DE69305048T2 (de) Dampfphasenabscheidung von Wasserstoff-Silsesquioxan-Harz in Gegenwart von Distickstoffmonoxid
EP2513120B1 (de) Verfahren zur herstellung von indiumchlordialkoxiden
EP0085831B1 (de) Organosilanester mit Glycoletherresten
DE3719515A1 (de) Oxidationsbeständiger Körper aus Kohlenstoff und Verfahren zu seiner Herstellung
DE69419425T2 (de) Verfahren zur herstellung von siliziumkarbid-filmen unter verwendung von einzelnen siliziumorganischen verbindungen
DE1951359B2 (de) Verfahren zum Überziehen eines Trägermaterials mit einem Metall-Karbonitrid
WO2014095643A1 (de) Mehrstufiges verfahren zur beschichtung von stahl vor einer warmumformung
JP4605810B2 (ja) マスキングされたイソシアネート基を有するオルガノ珪素化合物
EP1254142A1 (de) Neue aminosilylborylalkane, ihre herstellung und verwendung
EP2588411A1 (de) Polysilane mittlerer kettenlänge und verfahren zu deren herstellung
EP0307260B1 (de) Verbindungen auf der Basis von Bornitrid
JP4722504B2 (ja) Ｎ−アルキルボラジンおよびその製造方法
DE102014205001A1 (de) Verfahren zur Herstellung von Trichlorsilan
EP0402886B1 (de) Beschichtungsmassen auf der Basis von (Poly)borosiloxanen und Verfahren zur Herstellung von gläsernen Überzügen sowie deren Verwendung
DE19635848C1 (de) Verfahren zur Beschichtung von Substraten
EP0281154B1 (de) Verfahren zur Herstellung eines Schutzüberzuges auf Basis von Siliciumcarbid
EP0219764A2 (de) Verbessertes Siliciumnitrid und Verfahren zu dessen Herstellung
DE4114218A1 (de) Organische silazanpolymere, verfahren zu ihrer herstellung, sowie ein verfahren zur herstellung von keramikmaterialien daraus
JP3112315B2 (ja) アルミニウム−窒素系ポリマーの製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PUAI Public reference made under article 153(3) epc to a published international application that has entered the european phase

Free format text: ORIGINAL CODE: 0009012

17P Request for examination filed

Effective date: 20020826

AK Designated contracting states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AT BE CH CY DE DK ES FI FR GB GR IE IT LI LU MC NL PT SE TR

AX Request for extension of the european patent

Free format text: AL;LT;LV;MK;RO;SI

RIN1 Information on inventor provided before grant (corrected)

Inventor name: JUENGERMANN, HARDY

GRAH Despatch of communication of intention to grant a patent

Free format text: ORIGINAL CODE: EPIDOS IGRA

STAA Information on the status of an ep patent application or granted ep patent

Free format text: STATUS: THE APPLICATION IS DEEMED TO BE WITHDRAWN

18D Application deemed to be withdrawn

Effective date: 20030916