HK1007889B

HK1007889B - Method for producing thick ceramic films by a sol gel coating process

Info

Publication number: HK1007889B
Application number: HK98109000.2A
Authority: HK
Inventors: Barrow David; T. Petroff Edward; Sayer Michael
Original assignee: Datec Coating Corporation
Priority date: 1995-03-22
Filing date: 1996-02-13
Publication date: 2002-03-22

Claims

Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen Keramikfilmes auf einem Substrat, enthaltend:
(a) Vermischen einer Sol-Gel-Lösung mit 5 bis 90 Gew.-% der Lösung eines Keramikpulvers, um eine einheitliche stabile Dispersion zu bilden;

(b) Aufbringen dieser stabilen Dispersion auf ein Substrat, um darauf eine Beschichtung mit bis zu etwa 6 µm Dicke bereitzustellen, und

(c) Brennen dieses beschichteten Substrates bei einer Temperatur von bis zu etwa 1000 °C, um jegliche organische Bestandteile zu entfernen und einen das Keramikpulver enthaltenden stabilen polykristallinen Keramikfilm auf diesem Substrat zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 1, worin in Stufe (b) kein wesentlicher Temperaturunterschied zwischen der stabilen Dispersion und dem Substrat besteht.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, worin die Stufen (b) und (c) mindestens fünfmal wiederholt werden, um einen stabilen polykristallinen Film mit mindestens 10 µm Dicke zu bilden.
Verfahren nach den Ansprüchen 1, 2 oder 3, das die Stufe des Erhitzen des Keramikfilmes auf dem Substrat bei einer Temperatur von bis zu etwa 1000°C nach dem Brennen einschließt.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, worin das Keramikpulver aus der Gruppe bestehend aus Oxiden, Carbiden und Nitriden ausgewählt ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 5, worin das Keramikpulver aus der Gruppe bestehend aus Yttriumoxid-stabilisiertem Zirkonoxid, Ceroxid-stabilisiertem Zirkonoxid, PZT, Aluminiumoxid, Titandioxid, Calciumzirkonat, Siliciumdioxid, Siliciumcarbid, Titannitrid und Nickel-Zink-Ferrit ausgewählt ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 1 bis 4, worin das Keramikpulver Calcium-hydroxyapatit ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin die Sol-Gel-Lösung aus der Gruppe bestehend aus PZT-, Zirkonoxid-, Aluminiumoxid-, Siliciumdioxid-, Nickel-Zink-Ferrit- und Titandioxid-Lösungen ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Film aus der Gruppe bestehend aus einem bio-inerten Film und einem dielektrischen Film ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 9, worin der bio-inerte Film Calciumzirkonat enthält.
Verfahren nach Anspruch 9, worin der dielektrische Film aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumoxid, Calcium-modifiziertem Zirkonoxid und Ceroxid-stabilisiertem Zirkonoxid ausgewählt ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin das Substrat aus der Gruppe bestehend aus Muttern aus rostfreiem Stahl, Muttern aus Kohlenstoffstahl, Röhren aus Kohlenstoffstahl, Platten aus Kohlenstoffstahl und Aluminium-substraten ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 12, worin das Substrat eine Röhre aus Kohlenstoffstahl ist und der Film auf den inneren und äußeren Oberflächen davon abgelagert ist.
Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, worin der Film rißfrei ist.
Verfahren zur Herstellung eines aus der Gruppe bestehend aus Zirkonoxid und Titandioxid ausgewählten polykristallinen Films auf einem aus der Gruppe bestehend aus Aluminiumfolie und rostfreiem Stahl ausgewählten Substrat, enthaltend:
(a) Vermischen einer aus der Gruppe bestehend aus Titandioxid und Zirkonoxid und einer Lösung eines Metallsalzes ausgewählten Sol-Gel-Mischung mit 5 bis 90 Gew.-% eines aus der Gruppe bestehend aus Titandioxid und Yttriumoxid-stabilisiertem Zirkonoxid ausgewählten Pulvers, um eine stabile Dispersion zu bilden,

(b) Auftragen dieser stabilen Dispersion auf das Substrat, um eine Beschichtung mit bis zu 6 µm Dicke bereitzustellen, und

(c) Brennen dieses beschichteten Substrates bei einer Temperatur von bis zu etwa 500°C, um einen stabilen polykristallinen Film auf diesem Substrat zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 15, worin der Film rißfrei ist.
Verfahren zur Herstellung eines polykristallinen Keramikverbundfilms auf einem Substrat, enthaltend:
(a) Vermischen einer ersten Sol-Gel-Lösung mit 5 bis etwa 90 Gew.-% der ersten Lösung eines ersten Keramikpulvers, um eine erste einheitliche stabile Dispersion zu bilden,

(b) Vermischen einer zweiten Sol-Gel-Lösung mit 5 bis etwa 90 Gew.-% der zweiten Lösung eines zweiten Keramikpulvers, um eine zweite einheitliche stabile Dispersion zu bilden,

(c) Aufbringen einer ersten Beschichtung aus einer der ersten oder zweiten stabilen Dispersionen auf das Substrat,

(d) Brennen der ersten Beschichtung bei einer Temperatur von bis zu etwa 1000 °C, um jegliche organische Bestandteile zu entfernen und einen stabilen polykristallinen ersten Keramikfilm, der das entsprechende Keramikpulver enthält, auf dem Substrat zu bilden,

(e) Aufbringen einer zweiten Beschichtung der anderen ersten oder zweiten stabilen Dispersionen auf den ersten Keramikfilm auf dem Substrat, und

(f) Brennen der zweiten Beschichtung bei einer Temperatur von bis zu etwa 1000 °C, um jegliche organische Bestandteile zu entfernen und einen stabilen polykristallinen zweiten Keramikfilm, der das entsprechende andere der Keramikpulver enthält, auf dem ersten Keramikfilm zu bilden.
Verfahren nach Anspruch 17, worin in Stufe (c) kein wesentlicher Temperaturunterschied zwischen den stabilen Dispersionen und dem Substrat besteht.
Verfahren nach Anspruch 17, worin die Stufen (c), (d), (e) und (f) wiederholt werden, um eine Keramikverbundschicht mit mindestens 10 µm Dicke zu bilden.
Verfahren nach den Ansprüchen 17 bis 19, worin das erste Keramikpulver Siliciumcarbid und das zweite Keramikpulver Titannitrid ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 17 bis 20, worin die erste und zweite Sol-Gel-Lösung die gleiche ist.
Verfahren nach den Ansprüchen 17 bis 21, worin der Film rißfrei ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, worin die Sol-Gel-Lösung ein Organometall oder ein Salz ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 17 bis 22, worin die erste und zweite Sol-Gel-Lösung ein Organometall oder ein Salz ist.
Verfahren nach Anspruch 8, worin die PZT-Lösung aus der Gruppe bestehend aus Alkoxiden, Metallsalzen, Carboxylaten und Ketonen ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, worin das Zirkonoxid aus der Gruppe bestehend aus Alkoxiden, Metallsalzen, Carboxylaten und Ketonen ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 8, worin das Titandioxid aus der Gruppe bestehend aus Alkoxiden, Metallsalzen, Carboxylaten und Ketonen ausgewählt ist.
Verfahren nach Anspruch 24, worin die Sol-Gel-Lösungen wäßrig, organisch oder Gemische davon sind.
Verfahren nach Anspruch 8, die Sol-Gel Lösung wäßrig, organisch oder ein Gemisch davon ist.