×
25.08.2017
217.015.c136

Способ получения тонких слоев силиката висмута

Вид РИД

Изобретение

Юридическая информация Свернуть Развернуть
Краткое описание РИД Свернуть Развернуть
Аннотация: Изобретение относится к технологии изготовления тонких слоев силиката висмута, которые обладают высокой диэлектрической постоянной и могут найти применение для создания диэлектрических слоев на токопроводящих поверхностях, используемых в качестве фоторефрактивного материала в устройствах записи и обработки информации, в тонкопленочных конденсаторах. Способ осуществляют путем плазменно-электролитического оксидирования поверхности титана в силикатном электролите, содержащем NaSiO, в униполярном гальваностатическом режиме при эффективной плотности тока 0,20-0,25 А/см в течение 10-15 мин с последующей пропиткой сформированного слоя раствором основного азотнокислого висмута в расплаве канифоли, разбавленным скипидаром, и пиролизом при температуре 650-700°C. Технический результат - сокращение времени осуществления способа, упрощение способа и его аппаратурного оформления. 1 з.п. ф-лы, 2 табл., 2 пр., 3 ил.
Реферат Свернуть Развернуть

Изобретение относится к технологии изготовления тонких слоев силиката висмута, которые обладают высокой диэлектрической постоянной и могут найти применение для создания диэлектрических слоев на токопроводящих поверхностях, используемых в качестве фоторефрактивного материала в устройствах записи и обработки информации, в тонкопленочных конденсаторах и т.д.

В широко известных способах получения покрытий из силиката висмута золь-гель методом в качестве прекурсоров обычно используют растворы тетраэтоксисилана и нитрата висмута, относительную стабильность которых обеспечивают добавлением сильных кислот (HCl, HNO3 и др.). Нестабильность растворов нитрата висмута в органических растворителях приводит к образованию осадков, что затрудняет приготовление растворов с точной концентрацией по висмуту и снижает воспроизводимость результатов.

Известен способ получения прозрачных пленок силиката висмута на кварце золь-гель методом из пленкообразующего раствора, содержащего тетраэтоксисилан, этоксиэтанол, ацетилацетон, азотную кислоту и 2-3% нитрата висмута (III) (Клебанский Е.О., Кудзин А.Ю., Пасальский В.М. и др. Тонкие золь-гель пленки силиката висмута // Физика твердого тела, 1999. Т. 41. Вып. 6. С. 1003-1005). Жидкие реактивы перед употреблением перегоняли. Нитрат висмута (III) растворяли в этоксиэтаноле при 30°C, прибавляли азотную кислоту и ацетилацетон (стабилизатор). Полученный раствор смешивали с раствором тетраэтоксисилана в этоксиэтаноле и выдерживали 24 ч. Стабильность конечного раствора во времени составляла 1 месяц. Недостатками известного способа являются малое время устойчивого состояния пленкообразующего раствора, а также применение органического стабилизатора, который приводит к зауглероживанию пленок и снижает воспроизводимость их свойств.

Известен способ получения на стеклянной подложке тонкопленочного покрытия на основе оксидных соединений кремния (IV) и висмута (III) (RU 2542997, опубл. 2015.02.27) с использованием пленкообразующего раствора на основе этилового спирта, содержащего тетраэтоксисилан, в присутствии добавки соляной кислоты и электролита-стабилизатора, в качестве которого используют кристаллогидрат нитрата висмута (III), при следующем содержании компонентов, мас. %: тетраэтоксисилан 0,59-6,77; кристаллогидрат нитрата висмута (III) 3,50-24,89; соляная 0,01-0,02; этиловый спирт - остальное. После созревания в течение 24-48 часов пленкообразующий раствор наносят на стеклянную подложку методом вытягивания и подвергают ступенчатой термообработке при температуре 60°C в течение 60 мин, затем при температуре 600°C в течение 60 мин. Недостатком известного способа является длительность процесса (24-48 часов).

Наиболее близким к заявляемому является способ получения покрытий из силиката висмута состава Bi12SiO20 на проводящих и непроводящих поверхностях, в частности на подложках из титана (Детиненко В.А., Жбанов О.В., Клипко А.Т., Покровский Л.Д. Получение пленок силиката висмута и их диффузионное взаимодействие с электродами // Автометрия. 1976. - №1. С. 53-54) методом ВЧ-распыления при следующих параметрах процесса: рабочая частота ~30 МГц; стартовый вакуум 10-6 торр; рабочий вакуум 7⋅10-3 торр и парциальных давлениях кислорода и аргона 30 и 70% соответственно. Диаметр мишени ~120 мм. Состав шихты включает 3 мол.% SiO2 и 97 мол.% Bi2O3. Сначала на кварцевую подложку термическим напылением в вакууме наносят слой титана, а затем на его поверхности методом ВЧ-напыления при 500-550°C формируют слой поликристаллического силиката висмута.

Известный способ является сложным, продолжительным по времени и требует использования сложного вакуумного оборудования. Кроме того, он требует предварительного нанесения титана на непроводящую подложку.

Задачей изобретения является создание простого способа получения тонких слоев силиката висмута на титане, не требующего сложного аппаратурного оформления.

Технический результат способа заключается в сокращении времени осуществления, упрощении способа и его аппаратурного оформления.

Указанный технический результат достигают способом получения тонких слоев силиката висмута на титане с использованием диоксида кремния SiO2 и высокотемпературной обработки, в котором, в отличие от известного, на поверхности титана методом плазменно-электролитического оксидирования (ПЭО) в силикатном электролите в униполярном гальваностатическом режиме при эффективной плотности тока 0,20-0,25 А/см2 формируют слой оксида кремния SiO2, затем пропитывают этот слой раствором основного азотнокислого висмута в расплаве канифоли, разбавленным скипидаром, и подвергают пиролизу при температуре 650-700°C в течение 0,5-1,0 часа.

В преимущественном варианте осуществления способа ПЭО проводят в водном электролите, содержащем 0,10-0,15 М силиката натрия Na2SiO3.

Способ осуществляют следующим образом.

На подложке из титана путем электрохимической обработки в электролите, содержащем 0,10-0,15 М силиката натрия Na2SiO3, формируют слой диоксида кремния SiO2. Электрохимическую анодную обработку титана осуществляют методом плазменно-электролитического оксидирования в униполярном гальваностатическом режиме в условиях непрерывных плазменных микроразрядов в приповерхностной области при эффективной плотности тока i=0,20-0,25 А/см2 в течение 10-15 мин. Используемые высокие плотности тока обеспечивают формирование слоя, содержащего максимально большое количество диоксида кремния и образующегося затем силиката висмута.

После ПЭО-обработки образцы промывают водой и сушат на воздухе при комнатной температуре.

Сформированный оксидный слой SiO2 толщиной 24-28 мкм пропитывают органическим раствором висмута, приготовление которого осуществляют по известной методике [Визир В.А., Мартынов М.А. Керамические краски. Киев, «Техника», 1964, с. 191]. Для этого в расплавленной канифоли растворяют основной азотнокислый висмут и затем этот расплав разбавляют скипидаром.

После пропитки образец обжигают при 650-700°C в течение 0,5-1,0 часа.

В результате на поверхности образца образуется слой толщиной около 30 мкм, который, по данным рентгенофазового анализа, содержит Bi2SiO5 в орторомбической сингонии и некоторое количество SiO2 в кристаллической модификации, о чем свидетельствуют рентгенограммы, которые приведены на фиг. 1, где фиг. 1а соответствует слою, полученному после обработки титановой подложки методом ПЭО, а фиг. 1б - после ПЭО с последующей пропиткой органическим раствором висмута и пиролизом пропитанного слоя.

Данные по толщине, фазовому и элементному составу слоев, полученных после ПЭО и после окончательной обработки, приведены в таблице 1.

На фиг. 2 приведены СЭМ изображения поверхности после ПЭО-обработки (2а - в амплитудном и 2б - в фазовом представлении) и после окончательной обработки (2в - в амплитудном, 2г - в фазовом представлении).

На фиг. 3 показано СЭМ изображение при разном увеличении отдельных участков поверхности слоя силиката висмута, нанесенного предлагаемым способом.

Морфология поверхности определяется условиями проведения ПЭО и практически не зависит от пропитки и пиролиза.

В результате окончательной обработки висмут при достаточно однородном распределении на поверхности преимущественно концентрируется в выпуклых кораллообразных структурах, титан - в промежуточных углублениях (порах), что соответствует светлым и темным участкам на фиг 2в и 3.

В таблице 2 приведен элементный состав участков поверхности, изображенных на фиг. 3.

Примеры конкретного осуществления способа

Образцы из титанового сплава ВТ1-0 размером 2,0 см × 0,5 см толщиной 0,5 мм предварительно подвергали механической обработке, затем химически полировали в смеси кислот HF:HNO3=1:3, промывали в проточной и дистиллированной воде и сушили на воздухе.

Слой диоксида кремния формировали методом ПЭО, используя в качестве источника тока тиристорный агрегат ТЕР4-63/460Н с однополярной импульсной формой тока, на анодно-поляризованном титановом образце, при этом противоэлектродом служил выполненный из стали полый змеевик, через который пропускали холодную воду для охлаждения электролита.

Элементный состав поверхности покрытий определяли с помощью микрозондового рентгеноспектрального анализатора SUPERPROBE JXA-8100 фирмы JEOL, на котором одновременно получены снимки поверхности. Изучение поверхности электродов также проводили на сканирующем электронном микроскопе Hitachi S-5500 (Hitachi, Япония) с системой энергодисперсионного рентгеноспектрального микроанализа (EDX) производства «Thermo Scientific».

Фазовый состав определяли методом рентгенофазового анализа на дифрактометре D8 ADVANCE (Германия) в Cuka-излучении с идентификацией соединений в автоматическом режиме поиска EVA с использованием банка данных (PDF-2).

Пример 1

Подготовленный образец из титанового сплава ВТ1-0 оксидировали в электролите, содержащем 21,2 г/л Na2SiO3⋅5H2O при эффективной плотности тока 0,20 А/см2 в течение 15 мин. Начальная температура электролита 18°C, конечная 22°C.

После ПЭО образцы ополаскивали дистиллированной водой и сушили на воздухе при комнатной температуре.

В 10 г расплавленной канифоли растворяли 2 г основного азотнокислого висмута и разбавляли этот расплав скипидаром в объемном соотношении 1:1. Полученным раствором пропитывали образец, обработанный методом ПЭО, и обжигали при 700°C в течение 0,5 часа. В результате на поверхности образца получено покрытие, в состав которого, по данным рентгенофазового анализа, входят Bi2SiO5 и SiO2.

Пример 2

Способ осуществляли в условиях примера 1 в электролите, содержащем 31,8 г/л Na2SiO3, при эффективной плотности тока 0,25 А/см2 в течение 10 мин. Начальная температура электролита 18°C, конечная 22°C.

Образец, обработанный методом ПЭО и пропитанный раствором азотнокислого висмута в расплаве канифоли, обжигали при 650°C в течение одного часа.

Результат аналогичен полученному в примере 1.


Способ получения тонких слоев силиката висмута
Способ получения тонких слоев силиката висмута
Источник поступления информации: Роспатент

Показаны записи 1-10 из 130.
10.04.2013
№216.012.338b

Способ получения магнитоактивных покрытий на титане и его сплавах

Изобретение относится к области получения тонких пленок магнитных материалов, в частности магнитоактивных оксидных покрытий на титане и его сплавах, и может найти применение при изготовлении электромагнитных экранов и поглотителей электромагнитного и высокочастотного излучения для различной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478738
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.36b7

Способ получения борфторсодержащей энергоемкой композиции

Изобретение относится к борфторсодержащим композициям, которые могут быть использованы в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем (ЭКС), например порохов, пиротехнических и взрывчатых составов, смесевых твердых ракетных топлив. Сначала к водному гелю,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479560
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.05.2013
№216.012.449f

Способ получения композитных полимер-оксидных покрытий на вентильных металлах и их сплавах

Изобретение относится к области электрохимической обработки поверхности изделий из вентильных металлов и их сплавов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для получения гидрофобных покрытий, обладающих высокой износостойкостью, а также антифрикционными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483144
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.06.2013
№216.012.4890

Способ переработки медьсодержащих шламов гальванических производств

Изобретение относится к способам переработки техногенных отходов с извлечением тяжелых металлов и может найти применение при утилизации медьсодержащих шламов гальванических производств для получения товарного продукта в виде бронзы, а также шлаков, пригодных для использования в производстве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484156
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.07.2013
№216.012.5457

Способ консервации археологических находок из железа и его сплавов

Изобретение относится к области консервации металлических изделий, в частности археологических находок из железа и его сплавов, и может быть использовано в археологии и музейном деле. Способ включает очистку археологического объекта, его гидротермальную обработку в разбавленном щелочном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487194
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.545b

Металлоксидный электрод, способ его получения и применение

Изобретение относится к химическим производствам, в частности к металлоксидному электроду, технологии его изготовления и применению в аналитической химии. Электрод представляет собой основу из титана или его сплавов с покрытием из оксидов титана, сформированным методом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487198
Дата охранного документа: 10.07.2013
27.09.2013
№216.012.7037

Способ определения золота в рудах и продуктах их переработки

Изобретение относится к способам химического анализа и может быть использовано для определения содержания золота в рудах различного минералогического типа и продуктах их технологической переработки (хвостах, концентратах). Сущность: перед проведением нейтронно-активационного анализа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494378
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.12.2013
№216.012.8d24

Способ получения нанодисперсного фторопласта

Изобретение относится к получению нанодисперсного фторорганического материала, который может быть использован в качестве твердой смазки, а также в составе композиций для приборов, устройств, машин и механизмов, в том числе, масляных композиций для двигателей и трансмиссий автомобилей. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501815
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.12.2013
№216.012.906f

Способ получения углеродного наноматериала и углеродный наноматериал

Изобретение может быть использовано в производстве катализаторов, электродов, токопроводящих элементов, фильтров. Твердый политетрафторэтилен (ПТФЭ) подвергают пиролизу без доступа воздуха в плазме импульсного высоковольтного электрического разряда при атмосферном давлении с амплитудой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502668
Дата охранного документа: 27.12.2013
20.02.2014
№216.012.a25e

Способ обработки смеси оксидов ниобия и/или тантала и титана

Изобретение относится к области гидрометаллургии редких металлов. Способ обработки смеси оксидов ниобия и/или тантала и титана для отделения ниобия и/или тантала от титана включает растворение смеси при нагревании в растворе фтористоводородной кислоты с получением фторидного раствора. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507281
Дата охранного документа: 20.02.2014
Показаны записи 1-10 из 85.
10.04.2013
№216.012.338b

Способ получения магнитоактивных покрытий на титане и его сплавах

Изобретение относится к области получения тонких пленок магнитных материалов, в частности магнитоактивных оксидных покрытий на титане и его сплавах, и может найти применение при изготовлении электромагнитных экранов и поглотителей электромагнитного и высокочастотного излучения для различной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002478738
Дата охранного документа: 10.04.2013
20.04.2013
№216.012.36b7

Способ получения борфторсодержащей энергоемкой композиции

Изобретение относится к борфторсодержащим композициям, которые могут быть использованы в качестве высококалорийных компонентов энергетических конденсированных систем (ЭКС), например порохов, пиротехнических и взрывчатых составов, смесевых твердых ракетных топлив. Сначала к водному гелю,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002479560
Дата охранного документа: 20.04.2013
27.05.2013
№216.012.449f

Способ получения композитных полимер-оксидных покрытий на вентильных металлах и их сплавах

Изобретение относится к области электрохимической обработки поверхности изделий из вентильных металлов и их сплавов и может быть использовано в машиностроении и других отраслях промышленности для получения гидрофобных покрытий, обладающих высокой износостойкостью, а также антифрикционными...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002483144
Дата охранного документа: 27.05.2013
10.06.2013
№216.012.4890

Способ переработки медьсодержащих шламов гальванических производств

Изобретение относится к способам переработки техногенных отходов с извлечением тяжелых металлов и может найти применение при утилизации медьсодержащих шламов гальванических производств для получения товарного продукта в виде бронзы, а также шлаков, пригодных для использования в производстве...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002484156
Дата охранного документа: 10.06.2013
10.07.2013
№216.012.5457

Способ консервации археологических находок из железа и его сплавов

Изобретение относится к области консервации металлических изделий, в частности археологических находок из железа и его сплавов, и может быть использовано в археологии и музейном деле. Способ включает очистку археологического объекта, его гидротермальную обработку в разбавленном щелочном...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487194
Дата охранного документа: 10.07.2013
10.07.2013
№216.012.545b

Металлоксидный электрод, способ его получения и применение

Изобретение относится к химическим производствам, в частности к металлоксидному электроду, технологии его изготовления и применению в аналитической химии. Электрод представляет собой основу из титана или его сплавов с покрытием из оксидов титана, сформированным методом...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002487198
Дата охранного документа: 10.07.2013
27.09.2013
№216.012.7037

Способ определения золота в рудах и продуктах их переработки

Изобретение относится к способам химического анализа и может быть использовано для определения содержания золота в рудах различного минералогического типа и продуктах их технологической переработки (хвостах, концентратах). Сущность: перед проведением нейтронно-активационного анализа...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002494378
Дата охранного документа: 27.09.2013
20.12.2013
№216.012.8d24

Способ получения нанодисперсного фторопласта

Изобретение относится к получению нанодисперсного фторорганического материала, который может быть использован в качестве твердой смазки, а также в составе композиций для приборов, устройств, машин и механизмов, в том числе, масляных композиций для двигателей и трансмиссий автомобилей. Способ...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002501815
Дата охранного документа: 20.12.2013
27.12.2013
№216.012.906f

Способ получения углеродного наноматериала и углеродный наноматериал

Изобретение может быть использовано в производстве катализаторов, электродов, токопроводящих элементов, фильтров. Твердый политетрафторэтилен (ПТФЭ) подвергают пиролизу без доступа воздуха в плазме импульсного высоковольтного электрического разряда при атмосферном давлении с амплитудой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002502668
Дата охранного документа: 27.12.2013
20.02.2014
№216.012.a25e

Способ обработки смеси оксидов ниобия и/или тантала и титана

Изобретение относится к области гидрометаллургии редких металлов. Способ обработки смеси оксидов ниобия и/или тантала и титана для отделения ниобия и/или тантала от титана включает растворение смеси при нагревании в растворе фтористоводородной кислоты с получением фторидного раствора. В...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002507281
Дата охранного документа: 20.02.2014
+ добавить свой РИД