RU2534258C1 - Method of obtaining multi-layered covering - Google Patents
Method of obtaining multi-layered covering Download PDFInfo
- Publication number
- RU2534258C1 RU2534258C1 RU2013145656/03A RU2013145656A RU2534258C1 RU 2534258 C1 RU2534258 C1 RU 2534258C1 RU 2013145656/03 A RU2013145656/03 A RU 2013145656/03A RU 2013145656 A RU2013145656 A RU 2013145656A RU 2534258 C1 RU2534258 C1 RU 2534258C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- layer
- film
- components
- ffs
- minutes
- Prior art date
Links
Landscapes
- Surface Treatment Of Glass (AREA)
Abstract
Description
Изобретение относится к тонкопленочным стеклокерамическим покрытиям, широко применяемым в материаловедении и медицинском материаловедении в частности.The invention relates to thin-film glass-ceramic coatings, widely used in materials science and medical materials science in particular.
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.Known multilayer protective coating containing a metal base layer, an adhesive layer and a protective layer (RF Patent No. 2285749, publ. 20.10.2006, C23C 28/00). The protective layer is made of two inner and outer sublayers, each of which has a composite structure and contains a ceramic matrix and a filler, while the matrix of the inner sublayer is made in the form of a rigid frame, in the pores of which there is a filler, and the matrix of the outer sublayer is in the form of solid particles, not having rigid adhesion to each other, located in the filler layer.
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 поверхностей, в т.ч. на различных деталях, формах.The disadvantages of this method is the difficulty of obtaining coatings on various substrates, due to the use of a matrix in the form of a rigid frame and a filler, which is not always possible to implement on uneven surfaces, including on various details, forms.
Известен способ получения мезопористых смешанных оксидов ZrO2-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 ZrOCl2·8H2O 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 HNO3. 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.A known method of producing mesoporous mixed oxides ZrO 2 -SiO 2 (article VN Viter "Sol-gel synthesis of mesoporous mixed oxides ZrO 2 -SiO 2 " // Journal of Applied Chemistry, 2010, V.83, Issue 2. C. 198-202) by the sol-gel method using zirconium oxochloride ZrOCl 2 · 8H 2 O and tetraethylorthosilicate Si (OEt) 4 in an aqueous ethanol medium in the presence of nitric acid. The calculated amount of ZrOCl 2 · 8H 2 O was dissolved in water, ethyl alcohol, Si (OEt) 4 and HNO 3 were added. The mixture was heated in a water bath at 60 ° C for 1-3 hours, the obtained gels were dried and annealed to obtain oxides. The disadvantage of this method is to obtain mesoporous oxide systems only in the form of xerogel powders, which limits the scope of their practical use.
Известен способ получения стеклокерамического тонкопленочного материала по золь-гель технологии с использованием пленкообразующих растворов, позволяющий наносить пленкообразующий раствор методом центрифугирования и вытягивания на различные поверхности и получать пленки с хорошими физико-химическими и целевыми свойствами (статья Т.С. Петровской, Л.П. Борило «Получение структурированных пленок на основе систем SiO2-P2O5-CaO-(Nа2O) // Журнал Стекло и керамика. 2012. №1. с.25-29), выбранный в качестве прототипа.A known method for producing glass-ceramic thin-film material using the sol-gel technology using film-forming solutions, allowing to apply a film-forming solution by centrifugation and drawing on various surfaces and to obtain films with good physicochemical and target properties (article by T. S. Petrovskaya, L.P. Borilo "Obtaining structured films based on SiO 2 -P 2 O 5 -CaO- (Na 2 O) systems // Glass and Ceramics. 2012. No. 1. p.25-29), selected as a prototype.
Способ получения включает приготовление пленкообразующего раствора на основе тетраэтоксисилана (ТЭОС), ортофосфорной кислоты, хлоридов кальция и натрия, с последующем нанесением раствора методом центрифугирования или вытягивания на поверхность подложки и термообработкой в два этапа: при температуре 60°C (1 ч) и 600-800°C (30 мин). Получение пленок из растворов основано на способности исходных веществ вступать в реакции гидролитической поликонденсации и образовывать коллоидные растворы, при этом критерием пленкообразующей способности служит вязкость растворов, при этом критическое значение вязкости для получения качественных пленок определено как 5·10-3 Па·с. Недостатком известного способа являются ограниченные возможности пленкообразующего раствора по их вязкости для получения качественных пленок.The production method involves the preparation of a film-forming solution based on tetraethoxysilane (TEOS), phosphoric acid, calcium and sodium chlorides, followed by applying the solution by centrifugation or drawing on the surface of the substrate and heat treatment in two stages: at a temperature of 60 ° C (1 h) and 600- 800 ° C (30 min). The preparation of films from solutions is based on the ability of the starting materials to enter into hydrolytic polycondensation reactions and form colloidal solutions; in this case, the viscosity of solutions serves as a criterion for the film-forming ability, and the critical viscosity for obtaining high-quality films is defined as 5 · 10 -3 Pa · s. The disadvantage of this method is the limited ability of the film-forming solution for their viscosity to obtain high-quality films.
Задачей настоящего изобретения является разработка способа получения многослойного покрытия на основе SiO2-ZrO2-P2O5-Na2O, позволяющего получать покрытия при более низких температурах отжига, стабильные по времени, с высокими значениями показателя преломления и толщиной более 100 нм.The present invention is to develop a method for producing a multilayer coating based on SiO 2 -ZrO 2 -P 2 O 5 -Na 2 O, which allows to obtain coatings at lower annealing temperatures, stable in time, with high values of refractive index and a thickness of more than 100 nm.
Поставленная задача решается тем, что способ получения многослойного покрытия на основе SiO2-ZrO2-P2O5-Na2O, включающий приготовление пленкообразующего раствора с дальнейшим последовательным нанесением этого раствора на поверхность подложки и ступенчатую термообработку.The problem is solved in that the method of obtaining a multilayer coating based on SiO 2 -ZrO 2 -P 2 O 5 -Na 2 O, including the preparation of a film-forming solution with subsequent sequential application of this solution to the surface of the substrate and stepwise heat treatment.
В отличие от прототипа для получения покрытия используют два пленкообразующих раствора (ПОР), для первого слоя используют ПОР, который образует диоксид циркония, на который наносят второй ПОР, формирующий силикофосфатный слой, затем повторно наносят первый пленкообразующий раствор, после чего проводят ступенчатую термообработку: после нанесения каждого слоя при температуре 60°C в течение 30 мин и затем стабилизационный отжиг при температуре 600°C в течение 1 часа.In contrast to the prototype, two film-forming solutions (POR) are used to obtain a coating, POR is used for the first layer, which forms zirconium dioxide, on which a second POR is applied, which forms a silicophosphate layer, then the first film-forming solution is re-applied, and then heat treatment is carried out stepwise: after applying each layer at a temperature of 60 ° C for 30 minutes and then stabilization annealing at a temperature of 600 ° C for 1 hour.
Компоненты для первого ПОР используют при следующем соотношении компонентов, мас.%:The components for the first POR are used in the following ratio of components, wt.%:
Оксохлорид циркония - 5,4Zirconium oxochloride - 5.4
96 мас.% Этиловый спирт - Остальное.96 wt.% Ethyl alcohol - The rest.
Компоненты для второго ПОР используют при следующем соотношении компонентов, мас.%:The components for the second POR are used in the following ratio of components, wt.%:
Тетраэтоксисилан - 2,6-4,8Tetraethoxysilane - 2.6-4.8
Хлорид кальция - 3,4-5,6Calcium Chloride - 3.4-5.6
Ортофосфорная кислота - 0,5Phosphoric acid - 0.5
96 мас.% Этиловый спирт - Остальное.96 wt.% Ethyl alcohol - The rest.
Примеры конкретного осуществления изобретения приведены ниже.Examples of specific embodiments of the invention are given below.
Пример 1.Example 1
Для приготовления 100 мл первого пленкообразующего раствора необходимо взять 5,4 г оксохлорида циркония ZrOCl2·8H2O и растворить его в 70 мл 96 мас.% этилового спирта, затем довести до объема 100 мл этиловым спиртом. Для приготовления 100 мл второго пленкообразующего раствора необходимо взять 3,4 г хлорида натрия и растворить его в 90 мл 96 масс % этилового спирта, затем добавить 2,6 мл тетраэтоксисилан с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,3 мл фосфорной кислоты с плотностью 1,685 г/см3 и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания растворов в течение 24 часов на кремневую подложку методом центрифугирования наносят первый раствор и подвергают термообработке при температурах 60°C в течение 30 мин, затем наносят новый слой из второго пленкообразующего раствора и подвергают термообработке при температурах 60°C в течение 30 мин, затем наносят еще один слой из первого пленкообразующего раствора и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°C в течение 30 мин и при температурах 600°C в течение 1 часа, при этом получается покрытие состава SiO2-ZrO2-P2O5-Na2O толщиной 130 нм и показателем преломления 1,62.To prepare 100 ml of the first film-forming solution, it is necessary to take 5.4 g of zirconium zirconium ZrOCl 2 · 8H 2 O and dissolve it in 70 ml of 96 wt.% Ethanol, then bring to a volume of 100 ml ethanol. To prepare 100 ml of the second film-forming solution, you need to take 3.4 g of sodium chloride and dissolve it in 90 ml of 96 mass% ethanol, then add 2.6 ml of tetraethoxysilane with a density of 0.94 g / cm 3 , then add 0.3 ml phosphoric acid with a density of 1.685 g / cm 3 and bring to a volume of 100 ml with ethyl alcohol. After the solutions have matured for 24 hours, the first solution is applied by centrifugation on a silicon substrate and subjected to heat treatment at 60 ° C for 30 minutes, then a new layer of the second film-forming solution is applied and subjected to heat treatment at 60 ° C for 30 minutes, then another layer is applied from the first film-forming solution and subjected to stepwise heat treatment at temperatures of 60 ° C for 30 minutes and at temperatures of 600 ° C for 1 hour, whereby a coating of the composition SiO 2 -ZrO 2 -P 2 O is obtained 5- Na 2 O with a thickness of 130 nm and a refractive index of 1.62.
Пример 2.Example 2
Для приготовления 100 мл первого пленкообразующего раствора необходимо взять 5,4 г оксохлорида циркония ZrOCl2·8H2O и растворить его в 70 мл 96 масс % этилового спирта, затем довести до объема 100 мл этиловым спиртом. Для приготовления 100 мл второго пленкообразующего раствора необходимо взять 4,8 г хлорида натрия и растворить его в 90 мл 96 мас.% этилового спирта, затем добавить 4,0 мл тетраэтоксисилан с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,3 мл фосфорной кислоты с плотностью 1,685 г/см3 и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания растворов в течение 24 часов на кремневую подложку методом центрифугирования наносят первый раствор и подвергают термообработке при температурах 60°C в течение 30 мин, затем наносят новый слой из второго пленкообразующего раствора и подвергают термообработке при температурах 60°C в течение 30 мин, затем наносят еще один слой из первого пленкообразующего раствора и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°C в течение 30 мин и при температурах 600°C в течение 1 часа, при этом получается покрытие состава SiO2-ZrO2-P2O5-Na2O толщиной 136 нм и показателем преломления 1,65.To prepare 100 ml of the first film-forming solution, it is necessary to take 5.4 g of zirconium zirconium chloride ZrOCl 2 · 8H 2 O and dissolve it in 70 ml of 96 wt% ethanol, then bring to a volume of 100 ml with ethyl alcohol. To prepare 100 ml of the second film-forming solution, it is necessary to take 4.8 g of sodium chloride and dissolve it in 90 ml of 96 wt.% Ethanol, then add 4.0 ml of tetraethoxysilane with a density of 0.94 g / cm 3 , then add 0.3 ml of phosphoric acid with a density of 1.685 g / cm 3 and bring to a volume of 100 ml with ethyl alcohol. After the solutions have matured for 24 hours, the first solution is applied by centrifugation on a silicon substrate and subjected to heat treatment at 60 ° C for 30 minutes, then a new layer of the second film-forming solution is applied and subjected to heat treatment at 60 ° C for 30 minutes, then another layer is applied from the first film-forming solution and subjected to stepwise heat treatment at temperatures of 60 ° C for 30 minutes and at temperatures of 600 ° C for 1 hour, whereby a coating of the composition SiO 2 -ZrO 2 -P 2 O is obtained 5- Na 2 O with a thickness of 136 nm and a refractive index of 1.65.
Пример 3.Example 3
Для приготовления 100 мл первого пленкообразующего раствора необходимо взять 5,4 г оксохлорида циркония ZrOCl2·8H2O и растворить его в 70 мл 96 мас.% этилового спирта, затем довести до объема 100 мл этиловым спиртом. Для приготовления 100 мл второго пленкообразующего раствора необходимо взять 5,6 г хлорида натрия и растворить его в 90 мл 96 мас.% этилового спирта, затем добавить 4,8 мл тетраэтоксисилан с плотностью 0,94 г/см3, затем добавить 0,3 мл фосфорной кислоты с плотностью 1,685 г/см3 и довести до объема 100 мл этиловым спиртом. После созревания растворов в течение 24 часов на кремневую подложку методом центрифугирования наносят первый раствор и подвергают термообработке при температурах 60°C в течение 30 мин, затем наносят новый слой из второго пленкообразующего раствора и подвергают термообработке при температурах 60°C в течение 30 мин, затем наносят еще один слой из первого пленкообразующего растра и подвергают ступенчатой термообработке при температурах 60°C в течение 30 мин и при температурах 600°C в течение 1 часа, при этом получается покрытие состава SiO2-ZrO2-P2O5-Na2O толщиной 135 нм и показателем преломления 1,68.To prepare 100 ml of the first film-forming solution, it is necessary to take 5.4 g of zirconium zirconium ZrOCl 2 · 8H 2 O and dissolve it in 70 ml of 96 wt.% Ethanol, then bring to a volume of 100 ml ethanol. To prepare 100 ml of the second film-forming solution, it is necessary to take 5.6 g of sodium chloride and dissolve it in 90 ml of 96 wt.% Ethanol, then add 4.8 ml of tetraethoxysilane with a density of 0.94 g / cm 3 , then add 0.3 ml of phosphoric acid with a density of 1.685 g / cm 3 and bring to a volume of 100 ml with ethyl alcohol. After the solutions have matured for 24 hours, the first solution is applied by centrifugation on a silicon substrate and subjected to heat treatment at 60 ° C for 30 minutes, then a new layer of the second film-forming solution is applied and subjected to heat treatment at 60 ° C for 30 minutes, then one more layer is applied from the first film-forming raster and subjected to stepwise heat treatment at temperatures of 60 ° C for 30 minutes and at temperatures of 600 ° C for 1 hour, thereby obtaining a coating of the composition SiO 2 -ZrO 2 -P 2 O 5 - 135 nm thick Na 2 O and a refractive index of 1.68.
Claims (3)
Оксохлорид циркония - 5,4
96 мас.% Этиловый спирт - Остальное.2. The method according to claim 1, characterized in that the components for the first POR are used in the following ratio of components, wt.%:
Zirconium oxochloride - 5.4
96 wt.% Ethyl alcohol - The rest.
Тетраэтоксисилан - 2,6-4,8
Хлорид натрия - 3,4-5,6
Ортофосфорная кислота - 0,5
96 мас.% Этиловый спирт - Остальное. 3. The method according to claim 1, characterized in that the components for the second POR are used in the following ratio of components, wt.%:
Tetraethoxysilane - 2.6-4.8
Sodium Chloride - 3.4-5.6
Phosphoric acid - 0.5
96 wt.% Ethyl alcohol - The rest.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013145656/03A RU2534258C1 (en) | 2013-10-14 | 2013-10-14 | Method of obtaining multi-layered covering |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| RU2013145656/03A RU2534258C1 (en) | 2013-10-14 | 2013-10-14 | Method of obtaining multi-layered covering |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| RU2534258C1 true RU2534258C1 (en) | 2014-11-27 |
Family
ID=53382980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| RU2013145656/03A RU2534258C1 (en) | 2013-10-14 | 2013-10-14 | Method of obtaining multi-layered covering |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| RU (1) | RU2534258C1 (en) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU709579A1 (en) * | 1978-05-10 | 1980-01-15 | Предприятие П/Я В-2120 | Glass protecting coating |
| RU2182161C2 (en) * | 1996-05-20 | 2002-05-10 | Метал Коутингс Интернэшнл Инк. | Covering composition, backing with cover, method of backing preparing, method of preparing covering composition |
| RU2343118C1 (en) * | 2007-04-23 | 2009-01-10 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Томский государственный университет" | Composition for obtaining thin film based on system of double zirconium and germanium oxides |
| WO2009043122A1 (en) * | 2007-10-01 | 2009-04-09 | Cf Supplies International Ltd | Coated substrate, composition for treating a substrate and process of treatment |
| RU2446118C2 (en) * | 2006-07-20 | 2012-03-27 | Гардиан Индастриз Корп. | Heat-treatable article with layer(s) based on zinc-doped zirconium in coating |
| CN102432337A (en) * | 2011-08-29 | 2012-05-02 | 陈超 | Surface treatment method for zirconium oxide body, zirconium oxide veneering porcelain composite material and preparing method thereof |
-
2013
- 2013-10-14 RU RU2013145656/03A patent/RU2534258C1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| SU709579A1 (en) * | 1978-05-10 | 1980-01-15 | Предприятие П/Я В-2120 | Glass protecting coating |
| RU2182161C2 (en) * | 1996-05-20 | 2002-05-10 | Метал Коутингс Интернэшнл Инк. | Covering composition, backing with cover, method of backing preparing, method of preparing covering composition |
| RU2446118C2 (en) * | 2006-07-20 | 2012-03-27 | Гардиан Индастриз Корп. | Heat-treatable article with layer(s) based on zinc-doped zirconium in coating |
| RU2343118C1 (en) * | 2007-04-23 | 2009-01-10 | Государственное образовательное учреждение Высшего профессионального образования "Томский государственный университет" | Composition for obtaining thin film based on system of double zirconium and germanium oxides |
| WO2009043122A1 (en) * | 2007-10-01 | 2009-04-09 | Cf Supplies International Ltd | Coated substrate, composition for treating a substrate and process of treatment |
| CN102432337A (en) * | 2011-08-29 | 2012-05-02 | 陈超 | Surface treatment method for zirconium oxide body, zirconium oxide veneering porcelain composite material and preparing method thereof |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ПЕТРОВСКАЯ Т.С., БОРИЛО Л.П. Получение структурированных пленок на основе систем SiO2-P2O5-CaO-(Na2O) // Стекло и керамика. - 2012, N1, с.25-29. * |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4989219B2 (en) | Infrared cut glass and manufacturing method thereof | |
| EP2582764B1 (en) | Inorganic oxide coating | |
| KR101424082B1 (en) | Complex ceramic prepared by using sol-gel method, coating material for thin film having heat-resistance to ultra-high temperature and high resistance to corrosion comprising the same and method thereof | |
| JP2009237551A (en) | Anti-reflection coating and its production method | |
| JP2010132485A (en) | Method for forming mesoporous silica film, the porous film, anti-reflection coating film and optical element | |
| AU748748B2 (en) | Method for preparing a multilayer optical material with crosslinking-densifying by ultraviolet radiation and resulting optical material | |
| JP2007511356A (en) | Silica membrane and method for producing the same | |
| ES2755412T3 (en) | Coated glass sheet | |
| JP2009210739A (en) | Antireflection film, forming method therefor, and optical element | |
| JP5553286B2 (en) | Light transmissive thermal protection element comprising aluminate modified or borate modified silicon dioxide | |
| JPS5997550A (en) | Manufacture of carbon-containing glass by sol gel process | |
| CA2405942A1 (en) | Substrate comprising a thick film consisting of an inorganic gel, glass, vitroceramic or ceramic material, a method for the production of the same and the use thereof | |
| JP2012131694A (en) | Porous glass, method of manufacturing the same | |
| TW201430022A (en) | Methods and formulations for spray coating sol-gel thin films on substrates | |
| RU2018121207A (en) | METHOD FOR PRODUCING POLYMERIC SUBSTRATE WITH COATING HAVING A LOW EMISSION CAPACITY | |
| RU2497680C1 (en) | METHOD OF PRODUCING SiO2-ZrO2-P2 O5-CaO-BASED COATING | |
| RU2599294C1 (en) | Method of producing thin-film coating | |
| RU2534258C1 (en) | Method of obtaining multi-layered covering | |
| JP2538527B2 (en) | Method for producing metal oxide glass film and spherical fine particles | |
| JP2006350025A (en) | Ultra-low refractive index film and method for fabricating the same | |
| Iwashita et al. | Water permeation properties of SiO2‐RSiO3/2 (R= methyl, vinyl, phenyl) thin films prepared by the sol‐gel method on nylon‐6 substrate | |
| CN105862014B (en) | Magnesiumalloy surface modifying organic glass corrosion-inhibiting coating method | |
| Bandeira et al. | Effect of calcium phosphate coating on polyamide substrate for biomaterial applications | |
| RU2719580C1 (en) | Method of producing thin-film materials based on silicon, phosphorus, calcium and magnesium oxides | |
| RU2490074C1 (en) | Method of producing high-porous coating on basis of double silicon and nickel oxides |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20181015 |