Método para formar una película de dióxido de silicio en un cuerpo de metal
Descripción general
 Usando una solución acuosa de ácido hidrosilicofluórico en la cual el dióxido de silicio está en un estado sobresaturado, se forma un revestimiento de dióxido de silicio sobre la superficie del metal. ] Como una capa protectora sobre el sustrato metálico, la primera que consiste en un compuesto orgánico, después de proporcionar la segunda capa, en contacto con la solución de ácido hydrosilicofluoric en el que el dióxido de silicio está en el estado sobresaturado, Shi no forma un recubrimiento de dióxido de silicio Lo hice amortiguado.
Campo técnico
Campo técnico La presente invención se refiere a un método para formar una película de dióxido de silicio, particularmente a un caso en el que se usa un cuerpo metálico como sustrato.
Antecedentes
Hoy en día, los metales se utilizan en una amplia gama de campos industriales haciendo uso pleno de sus características como buenos conductores. Sin embargo, cuando se trata un metal como un buen conductor, por ejemplo cuando se usa como un cable eléctrico, es necesario un recubrimiento aislante para mayor seguridad. También es necesario evitar la corrosión de metales, y una película anodizada, pintura y similares se utilizan como una película protectora para la prevención de la corrosión. Particularmente recubrimiento SiO2 se requiere áreas como el medio ambiente de alta temperatura o un propósito especial, por ejemplo, placas de circuito impreso del disco compacto, el desgaste corrosivo prevención de revestimiento del rodillo de rodadura para las relaciones de acero, la protección del substrato de la cabeza magneto-óptico, un sustrato de acero inoxidable para dar una célula solar de silicio amorfo , O la sustitución de varias películas de óxido anódico y similares. En el campo de los semiconductores, se usa una película de dióxido de silicio como una película aislante de capa intermedia o similar.
Convencionalmente, como una película de dióxido de silicio método de formación, se eleva en una solución acuosa que contiene dióxido de silicio ácido hydrosilicofluoric se satura, agua o un reactivo (borato, cloruro de aluminio, aluminio metálico, etc.) se añade ya sea a la temperatura por un medio tal como para ser, en solución sobresaturada de dióxido de silicio acuosa, sumergiendo a la superficie del sustrato un método de sustrato para formar un revestimiento de dióxido de silicio (en lo sucesivo, el dióxido de silicio ácido hydrosilicofluoric se satura 'líquido de procesamiento' una solución acuosa que contiene un método de formación de película se conoce como 'método de precipitación') es conocido (por ejemplo, JP-57 No. 196744, JP No. 61 281 047, JP 62 No. 20876).
En el método de precipitación anteriormente, se forma a una temperatura baja, el coste de formación de película, ya que no requiere un sistema de vacío es barato, puede tener un gran deposición masa área, hay ventajas a silicofluoruro de procesamiento de líquidos tales ácido fluorhídrico es un ácido fuerte, y ya que contiene iones fluoruro, un sustrato tal como un metal (especialmente tendencia a la ionización del metal que el hidrógeno es grande, para reaccionar con el metal ion fluoruro fácilmente, etc.) será fácilmente soluble , No puede usarse como material base.
Con el fin de resolver los problemas anteriores, previamente deposición al vacío a la superficie del sustrato, bombardeo iónico, después de formar un recubrimiento de dióxido de silicio mediante un método tal como CVD, un método de formación de un recubrimiento de dióxido de silicio mediante el método de precipitación (JP 60 21 810 No., en lo sucesivo denominado un método mejorado 1), un método de llevar a cabo la deposición electrolítica del sustrato como ánodo (JP-a No. 1 8296, en lo sucesivo, el método mejorado 2) es conocido. Además, la reacción entre el sustrato y el recubrimiento de dióxido de silicio de líquido de tratamiento se formó a una temperatura baja para la supresión de las condiciones, de nuevo dióxido de silicio sobre el sustrato en un método de deposición convencional después de que el estado de ser protegido del líquido de tratamiento en el revestimiento Se ha propuesto un método para formar una película (de aquí en adelante referido como método mejorado 3).
Tarea de solución
Sin embargo, en el método mejorado 1, previamente deposición al vacío a la superficie del sustrato, pulverización catódica, para formar un recubrimiento que comprende dióxido de silicio mediante un método tal como CVD, el alto costo de la película de dióxido de silicio no dispositivo simple, un área grande Es difícil procesar el material base del material base.
Además, el método mejorado 2, la forma de las partículas de cerca de SiO2, como estima a partir del mecanismo, iones complejos, sol, gel, coloides y similares es atraído hacia el ánodo eléctricamente está cargada negativamente en su conjunto o la superficie Hay problemas tales como una pobre planitud de la superficie de la película y pequeños agujeros por la formación de la película.
Además, el método mejorado 3, ya que el sitio de reacción de las especies de silicio en el ácido hydrosilicofluoric en la superficie del sustrato no está presente, las partículas de dióxido de silicio se adhiere de manera desigual a la superficie del sustrato para depositar el inicial, las partículas silicio precipitado dióxido como base, por lo que finalmente go deposita a través de un proceso tal como la película de la superficie del sustrato mientras está cubierto con partículas se inicia, se tarda mucho tiempo hasta que la formación de la película, se dijo que el sustrato, por tanto, baja Se expone a un ácido fuerte durante un tiempo prolongado, la película de recubrimiento de dióxido de silicio obtenida tiene poca adhesión y es turbia porosa e irregularmente blanca.
Solución
Sumario de la invención La presente invención se ha realizado para resolver los problemas convencionales anteriores y proporciona un método para cubrir un cuerpo metálico con una película de dióxido de silicio que tiene un grosor uniforme.
La presente invención también pueden avanzar recubrimiento orgánico de silicio sobre un sustrato metálico provisto, y la esencia de la película de dióxido de silicio método de formación de una disolución de solución de ácido hydrosilicofluoric es un ácido fuerte con el cuerpo de metal se le permitió interpone una película protectora para proteger el metal .
La presente invención se describirá en detalle a continuación.
En la presente invención, con el fin de formar la primera capa a) en el cuerpo de metal, la inmersión en un líquido de recubrimiento obtenida mediante la disolución de un polímero que tiene un grupo trialcoxisililo y isociano grupo en la misma molécula en un disolvente orgánico aprótico Como método de curado después del recubrimiento, se adopta un método que usa calor, rayos ultravioleta o un haz de electrones o similar.
Aquí, isociano grupo recibe el ataque nucleofílico de los grupos de agua e hidroxilo adsorbidos de la superficie del sustrato es una base para la formación de un enlace químico, grupos trialcoxisililo, condensado con agua y los grupos hidroxilo adsorbido en la superficie de la unión del sustrato Y actúa para unir la siguiente segunda capa b) mediante enlaces químicos.
El espesor de la capa a) obtenido como se describió anteriormente no está particularmente limitado, pero habitualmente es de aproximadamente 0,03 30 μm, preferiblemente de aproximadamente 0,05 10 μm. Si el espesor de la capa de revestimiento es demasiado pequeño, la adhesión de la película de dióxido de silicio obtenida por el método de deposición tiende a disminuir, lo que no es apropiado. Por el contrario, si es excesivamente grande, no es económico.
En la presente invención, el cuerpo de metal que forma la a) de capa, y luego forma a) la capa B, como el compuesto de silicio representado por la fórmula general (I) para ser utilizado aquí para la formación de b) capa, tetrametoxisilano tetraetoxisilano, tetraacetoxisilano, metiltrietoxisilano, feniltrimetoxisilano, viniltris (beta-metoxietoxi) silano, viniltrimetoxisilano, gamma-cloropropil trimetoxi silano, gamma-mercaptopropil trimetoxi silano, glicidoxi gamma trimetoxisilano, gamma-metacriloxipropil trimetoxisilano, trietoxisilano-gamma aminopropilo, N (beta-aminoetil) gamma-aminopropiltrimetoxisilano, y similares.
El hidrolizado de los mismos, los grupos alcoxi del compuesto de silicio representados por la fórmula (I), un grupo alcoxialcoxi, una parte del grupo acetoxi o totalmente sustituido con un grupo hidroxilo, sustituido además con hidroxilo camarada Están parcialmente condensados ​​en parte. Estos hidrolizados pueden obtenerse fácilmente, por ejemplo, mediante hidrólisis en presencia de un ácido en un disolvente mixto tal como agua y alcohol.
Estos hidrolizados se pueden utilizar en combinación de dos o más tipos pueden ser utilizados solos, pero si se utiliza en combinación de dos o más de la fórmula general (I) un compuesto de silicio dos o más representado Es preferible usar aquellos que se cohidrolizan mezclando.
b) capa crea un líquido de recubrimiento hidrolizado parcial se disolvió en diversos disolventes orgánicos Localizar 記 compuesto de silicio, después de la aplicación a la en lo anterior a) la capa miembro formado de metal, calor, luz ultravioleta o Se puede curar usando un haz de electrones.
Un cuerpo metálico formado con a) capa única sin formar en el que b) capa, cuando el dióxido de silicio recubierto con un sustrato de vidrio simultáneamente con la deposición, el revestimiento de dióxido de silicio cuerpo metálico obtenido se obtuvieron en un sustrato de vidrio El espesor de la película puede ser más delgado que eso. Además, en un estado de formación de un a) capa solamente, cuando una película se forma por el método de deposición, fácil de recoger las partículas de dióxido de silicio presentes en el entorno de la superficie de líquido del líquido de tratamiento, el recubrimiento de dióxido de silicio obtenido estas partículas incorporadas , Se puede observar una parte opaca desigual o la calidad del recubrimiento de dióxido de silicio puede deteriorarse.
b) capa formada más cerca de la superficie del sustrato antes de que el revestimiento de dióxido de silicio por la película suficiente método de precipitación como se ve en la superficie de vidrio, un tratamiento para la solución de los inconvenientes de la fórmula general anterior (I ) No tiene ningún efecto a menos que se hidrolice y se use.
El espesor de la capa b) obtenido como se describió anteriormente no está particularmente limitado, pero habitualmente es de aproximadamente 0,005 0,2 μm. Si el grosor de esta capa de revestimiento es demasiado pequeño, es difícil obtener una capa transparente uniforme c) Por el contrario, si es excesivamente grande, se producen grietas, lo que no es apropiado.
a) la capa yb) la capa juega un papel de protección del cuerpo metálico que es un material base del contacto directo con una solución acuosa de ácido fluorhídrico que es un ácido fuerte.
El material de base de la presente invención, sino que es aplicable a la mayor parte del cuerpo de metal, en particular, cuando para formar una capa de óxido en la superficie mejora la propiedades formadoras de película del revestimiento de dióxido de silicio. Por lo tanto, es más preferible un cuerpo metálico que forma fácilmente una película de óxido natural en la superficie como Cr. Además, en el caso del otro miembro de metal, aunque puede ser utilizado como un sustrato, a fin de obtener de manera eficiente un recubrimiento de dióxido de silicio sobre el cuerpo metálico, preferiblemente en su deposición de vapor de metal, tal como Cr , Un método de pulverización catódica o similar para proporcionar un resultado más deseable cuando se usa como sustrato.
Según la presente invención, el a) capa, b) capa, la c) la capa a), b), en este orden, y c) por un método de laminación en un cuerpo de metal, con un espesor uniforme del cuerpo de metal, agujeros de alfiler Puede cubrirse con un recubrimiento de dióxido de silicio sin ningún recubrimiento.
De aquí en adelante, la presente invención se describirá en detalle con referencia a los ejemplos y ejemplos comparativos, pero la presente invención no se limita a los siguientes ejemplos a menos que vaya más allá de su esencia.
(Ejemplo) sustrato metálico, vertical 100 mm, horizontal 100 mm, se depositó de vidrio de cal sodada que tiene un espesor de 1 mm, usando una película de Cr que tiene un espesor de 200 nm.
resina acrílica curable por humedad en la superficie de la película Cr utilizando una solución de (nombre comercial Biniroru, Showa Kobunshi Co., Ltd.) se diluyó hasta 3% en acetato de etilo, a un espesor de 100 nm por inmersión Seguido de calentamiento y secado a una temperatura de 150 ° C. Su solución de hidrolizado compuesta principalmente de silicato de tetraetilo en (nombre CSG L 0803P comercio, Chisso Co.) etanol: 2-propanol: n-butanol = 3: 1: con una solución que contiene en una proporción de 1, 2%. Utilizando esto, se aplicó mediante un método de inmersión para tener un espesor de 10 nm, y se calentó y secó a una temperatura de 150ºC.
Después de esto, usando el aparato de fabricación de recubrimiento de dióxido de silicio se muestra en la Fig. 1, el procesamiento descrito anteriormente realizado sustratos sobre, para producir un recubrimiento de dióxido de silicio mediante el siguiente procedimiento.
El aparato para producir una película de dióxido de silicio consiste en un tanque exterior (1) y un tanque interior (2), y el agua (3) se llena entre el tanque interno y el tanque exterior. En el presente ejemplo, la temperatura del agua se ajustó a 35ºC con un controlador de temperatura (4). El agua (3) se agita con un agitador (5) para igualar la temperatura. La parte interior bañera frontal (6), central (7), a partir de la parte trasera (8), polvo de sílice disuelta 3 moles de solución de ácido hydrosilicofluoric concentración / litro 6 litros saturada en cada sección se encuentra con la solución de procesamiento Lo es
Aquí fue comenzar inicialmente la bomba de circulación (10), se filtró a través de un filtro (11) mediante el bombeo del líquido de tratamiento de la parte posterior cuba interior (8) en una cantidad predeterminada, y se inicia la circulación de líquido de tratamiento volvió a la parte delantera del depósito interior (6) . A continuación, la solución de procesamiento a la de dióxido de silicio sobresaturada, metal Al placa (12) sumergido como un aditivo para la parte trasera cuba interior (8), y se mantuvo 16 horas. En este estado, el líquido de tratamiento se convirtió en un líquido de tratamiento que tiene un grado moderado de sobresaturación de dióxido de silicio.
A continuación, el sustrato (9) se sumergió verticalmente en la parte central del tanque interior (7) y se mantuvo durante 8 horas.
El espesor de la película de dióxido de silicio obtenido por el tratamiento anterior fue de 500 nm. Como resultado de la observación con un microscopio electrónico, la superficie de la película de dióxido de silicio era plana, y no se observaron poros y similares. Además, de acuerdo con el método de ensayo de tracción, la fuerza adhesiva del recubrimiento de dióxido de silicio obtenido fue de 600 kgf / cm2 o más.
(Ejemplo Comparativo) de sustrato, una vertical de 100 mm, horizontal 100 mm, el vidrio de sosa y cal depositado con un espesor de 1 mm, proporciona una película Cr que tiene un espesor de la muestra de 200 nm de la misma sin tratamiento de la superficie, el aparato de la Fig. 1 Se utiliza para cubrir el dióxido de silicio en las mismas condiciones que antes.
Como resultado, en el ejemplo comparativo, la película de Cr estaba turbia y, como resultado de la observación con un microscopio electrónico, la superficie se cubrió con las partículas de dióxido de silicio. Por lo tanto, era imposible formar una película transparente transparente de dióxido de silicio.
Efecto de la invención
Según la presente invención, mediante el método de deposición se puede formar una película de dióxido de silicio sin poros con un grosor uniforme sobre la superficie del cuerpo metálico. Como resultado, no sólo es posible mejorar la durabilidad del cuerpo de metal, formada de revestimiento de dióxido de silicio al que previamente imposible y una vez fue sustrato de metal en que es posible, el uso de las aplicaciones que utilizan metales El rango puede expandirse.
Breve descripción de los dibujos
Breve descripción de los dibujos La figura 1 es un diagrama esquemático de un sistema para fabricar una película de revestimiento de dióxido de silicio utilizado en una realización de la presente invención.
1 ... bañera exterior 2 ... bañera interior 3 ... agua
4 ... Controlador de temperatura 5, 13 ... agitador
6 ... parte delantera del tanque interior 7 parte interna del medio
8: parte trasera del tanque interior 9: material de base
10 ... bomba de circulación 11 ... filtro
12 ... Al plato
Reclamo
La reivindicación 1 a) la primera capa y b formada por recubrimiento de curado de un polímero que tiene un grupo trialcoxisililo y isociano grupo en la misma molécula) Fórmula R1nSi (OR2 la misma) 4-n (I) (en la que R1 es un grupo hidrocarbonado de 1 6 átomos de carbono, un grupo vinilo, un grupo metacriloxi, un grupo epoxi, un grupo amino, un grupo Metakaputo, un grupo orgánico que tiene un grupo orgánico o un cloro con flúor, incluso R2 es el mismo o diferentes uno de otro así, un grupo alquilo, un grupo acilo o un grupo alcoxialquilo, una segunda capa n está formada por recubrimiento de curado de la 0 o 1 en a.) uno o más parcialmente hidrolizado compuesto de silicio representado por la y c) la segunda en la capa en contacto una solución acuosa que contiene dióxido de silicio ácido sobresaturada hydrosilicofluoric y revestimiento de dióxido de silicio método del cuerpo conformado de metales, caracterizado porque permite la formación de un recubrimiento de dióxido de silicio.
Dibujo :
Application number :1994-002154
Inventors :日本板硝子株式会社
Original Assignee :山本透