具有功能涂层的陶瓷的制作方法_2

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璃陶瓷基底时,该溫度范围的上限通常为约500 °C。
[0034] 由于该所述的方法的相对高的涂覆溫度和涂层的品质不佳,如在PACVD-法中的层 厚均质性W及在电弧-PVD-法中出现的小滴,所W该方法目前尚未在工业中使用。
[0035] 特别是在光学涂层情况下,层厚的变化应小于该层厚的1 %。但用现时的PACVD-法,该波动为平均层厚的约30 %。
[0036] 在电弧-PVD-法中,借助于电弧烙融祀金属,并因此产生金属蒸气,该金属蒸汽在 较冷的构件表面上发生冷凝。在烙融时,在祀上形成逐点式的小烙池,在该烙池上可形成气 泡。如果运些气泡破裂,则形成小滴,其由于邮邻该构件的电压而向着该部件加速。运些卵 形的金属小滴嵌入所沉积的层中。该层显示出非均匀性,运有损于该涂层的功能性。
[0037] 在实验中曾借助于电弧-PVD-法用铁对多晶的透明尖晶石-陶瓷的试样进行涂覆, 并接着借助于热氧化转化成Ti化。该PVD-涂覆可在500 °C的溫度(涂覆溫度原则上为50- 800 °C)和10-2化的压力下进行30分钟。该热氧化在80 %氮气和20 %氧气的混合比例的 气氛中于约1000 °C的溫度下进行,并保持2小时。与玻璃情况下的最大可能溫度为约500 °C相比,该溫度可倍增到1000 °C。为将几何尺寸为90 X 90 X 5 mm且重量为145 g的试样 由室溫加热到500 °C的能量需求量为54.9 kj。同样的试样加热到1000 °C的能量需要 100.8 kj。由此,与玻璃情况下的最大可能的能量输入相比,得到59.5 kj的提高的能量输 入。与具有最大可能的涂覆溫度为200 °C的塑料相比,该能量输入可提高91.6 kj。
[0038] 在REM-分析中,可证实均匀的层厚。经热氧化后不存在小滴。推想是,该小滴由于 在热氧化下的高溫而发生烙融或烧结,并由此可实现平整化。通过铁层的氧化产生非晶形 的二氧化铁层。该非晶形的二氧化铁层的层厚平均为0.066 μπι或66 nm。该非晶形的二氧化 铁层的折射率随波长增加而下降(在400皿处的η = 3.08和在780皿处的η = 2.55),并且 平均为η = 2.637。由于该与尖晶石(折射率η = 1.69-1.72)相比的Ti化的较高折射率,所 W,与无功能层的陶瓷-基底的反射相比,提高了由陶瓷-基底和光学涂层制成的材料复合 体的反射。
[0039] 该实验表明,用较高能量输入的涂覆是可能的。与DE 102004027842 A1的现有技 术相比,该所施加的层具有更均匀的层厚;不存在小滴-形成的问题。可实现基底-涂层复合 体的反射提高。
[0040] 该非晶形的二氧化铁层的层粘附性用CSM Ins化uments企业(Anton-化;rr的公司 组),的纳米划刻测试机求得。
[0041] 该试样用具有锥体和2 μπι检测体-尖端倒圆的检测体进行检验。扫描负荷为0.4 mN;检测力为40 mN;测量线段总长为400 μπι。该检测力的施加速度为80 mN/叫!。该检测体的 程序速度(Verfa虹geschwindi址eit)为800 pm/min。该测量在24 °C下于40 %空气湿度的 空气-气氛中进行。
[0042] 测出如下的值:导致层的第一变化的第一临界负荷化Cl)平均为25.8 mN。该变化 可描述为层的换色和摩擦系数的增加。
[0043] 在进一步对试样加负荷时,第二临界负荷(LC2)确定为平均28.2 mN。在测量中未 能确定出通常还出现的力(1X3)。通过按使用情况即锥体/平面的计算,由所选的实验参数 得出LC2-值的赫兹压力(Hertzsche Pressung)为61.21 N/m2。使用该涂层的E-模量作此计 算。
[0044] 该非晶形的二氧化铁层的纳米硬度用CSM Ins化uments企业(Anton-化;rr的公司 组),的超纳米压痕测试机求得。
[0045] 为进行测量,将该试样粘贴在大小为20 X 20 X 20 mm的侣载板上。该检验用 Berkovich-压痕机和累进的复合施加来进行。该检测力为20 μΝ和50 μΝ,并在负荷最大值 下保持2秒。该负荷用600 μΝ/s的速度施加。该测量在24 °C下于40 %空气湿度的空气-气 氛中进行。
[0046] 由该所选力的穿入深度为:在20 μΝ负荷下为5 nm和在50 μΝ负荷下为12 nm。该20 μΝ负荷的测量值W约小于该层厚的10 %穿入该层,并因此按DIN EN IS014577-4给出可靠 的值。
[0047] 用20 μΝ的检测负荷,可求得按Oliver和化r的方法的层硬度出T (0&P)为4594 MPa。用50 yN的检测负荷的检测得出层硬度出T (0&P)为6636.7 MPa,但由于穿入深度是层 厚的20 %,所W该值可雙基底材料的影响。
[004引通常,本发明的具有功能涂层的陶瓷-基底的特征特别在于下列特性,其中该列举 不应意指仅限于此: -改进的基底-层复合体中的层粘附,其通过使用其材料特性(如热膨胀、晶格的晶格 间距等)类似于涂层的材料特性的陶瓷材料而得。 -在溶胶-凝胶-法中通过较高的烧结溫度而得的层密度和层硬度提高。 -层应力降低。 -具有功能涂层的陶瓷-基底的初性改进。 -改进的摩擦特性如磨损、热化学磨损。 -改进的耐刮性。
[0049]下面按实施例详述本发明。
[00加]实施例1: 通过沉积抗反射层或减反射层来提高透明的多晶陶瓷的透射率:该抗反射层或该层复 合体的目的在于,适配基底/空气过渡处的折射率,W降低反射度。由此,可提高在300-4000 nm的波长范围,优选在380-800 nm的可视范围内的电磁波(光)的透射率。所有上述方法均 适于施加或产生运类涂层。
[0051] 下面借助于溶胶-凝胶-法作为具体实施例来描述制造由具有多层抗反射-涂层的 透明多晶的尖晶石-陶瓷-基底制成的材料复合体。
[0052] 使用由两种不同的批次制成的圆形透明多晶的尖晶石-陶瓷-基底,尺寸示于表2 中。由批次1制成的陶瓷-基底在无涂层时的透射率最大为86 %,由批次2制成的陶瓷-基底 的透射率最大为79.7 %。
[0化3] 表2
[0054] ~~该陶瓷-基底逐层地用聚阳离子即聚(二締丙基二甲基氯化锭KPDDA)-溶液和四-乙氧基硅烷(TE0S)-溶胶进行涂覆,W产生非晶形的SiO2-抗反射层。
[0055] 为进行涂覆,将该经净化的陶瓷-基底浸入PDDA-溶液和TE0S-溶胶中。经每次浸入 步骤后,用高纯净水冲洗该陶瓷-基底,并用氮气吹干。该所述的涂覆步骤在下面称为循环。
[0056] 各进行10-30个循环,W近似地调节成115 nm的层厚。
[0057] 接着,将经涂覆的陶瓷-基底W5 °C/min的加热速率加热到500 °C,并于空气下保 持10小时,W赔烧该涂层。
[0058] 表3示出涂有功能涂层的陶瓷-基底的结果的总汇。层厚d在REM上对断裂的银开的 试样进行测量。Ad表示与该涂层的最佳力求层厚即115 nm的偏差。ΙΤν给出该无功能涂层 的陶瓷-基底的直线-透射率值,ΙΤη给出具有功能涂层的陶瓷-基底的直线-透射率值。ΔΙΤ 给出功能涂层之后和之前的直线-透射率值的差。
[0化9] 表3
[0060] 同时,还有效地沉积了溶胶-凝胶-层如Si化-单层和Ti化-M0(Ti化-Si〇2-混合氧化 物)-Si化-抗反射-多层-涂层。赔烧溫度从480 °C提高到600 °C和700 °C。
[0061] 对该具有溶胶-凝胶-单层涂层的试样进行了对比测量。一个试样经目前用于玻璃 的标准方法涂覆,赔烧溫度在此为480 °C。第二个试样用相同的涂层并经700 °C的高赔烧 溫度处理。
[0062] 对运些试样进行了下列测量: 经受按DIN EN ISO 2409的条带-试验,W急速(<1 S)和快速(<1 min)拉拔(Abzug)。
[0063] 与通常的480 °C的赔烧溫度相比,可测地提高了透明度。该单层-涂层在600皿 处的透明度值在480 °C赔烧溫度时为96.06 %,在600 °C赔烧溫度的较高能量输入时为 96.62 %〇
[0064] 该溶胶-凝胶-二氧化娃层的层粘附性用CSM Instruments企业的纳米划刻测试机 求得。
[0065] 该试样用具有锥体和5 μπι检测体-尖端倒圆的检测体进行检验。扫描负荷为3 mN; 检测力为200 mN;测量线段总长为500 μπι。该检测力的施加速度为400 mN/叫!。该检测体的 程序速度为1000 pm/min。该测量在24 °C下于40 %空气湿度的空气-气氛中进行。
[0066] 求算用480 °C赔烧溫度的第一试样的W下值:导致该层的第一变化的第一临界 负荷化Cl)未能确定。
[0067] 在测量中出现临界力1X3,其通过具有临界负荷LC2的溶胶-凝胶-层失效前的多晶 陶瓷的失效鉴别。该基底失效的LC
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