專利名稱：在紫銅基底上制備微納米二氧化硅薄膜的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于一種金屬材料表面防腐防垢涂層的液相沉積制備方法，具體涉及一種紫銅基底上微納米級厚度SiO2薄膜的液相沉積法制備方法。

背景技術(shù)：
地?zé)崴孟到y(tǒng)中的腐蝕、結(jié)垢問題一直是開發(fā)利用地?zé)崮艿膰?yán)重障礙，是當(dāng)今世界性重要研究課題之一。據(jù)統(tǒng)計，全球每年因鋼鐵腐蝕造成的經(jīng)濟(jì)損失約7千億美元，占各國國民生產(chǎn)總值的2％-4％；而垢層的出現(xiàn)和增厚，一方面增大流體阻力，增加能量消耗，降低出水量，影響正常運(yùn)行，另一方面，垢層的不完整處會引起局部腐蝕。為了減少設(shè)備的腐蝕與污垢的沉積，研究者們采用化學(xué)抑制法、磁化處理或涂覆有機(jī)涂層等方法，但以上方法存在二次污染或者難以大規(guī)模使用，且涂覆有機(jī)涂層容易脫落并增加附加熱阻等缺點。
液相沉積法是一種比較適合于大面積制備薄膜表面的方法。該法1988年首次報道。其成膜過程不需要昂貴的設(shè)備，操作簡單，并可以在形狀復(fù)雜的基底上制膜。在制備功能性薄膜，尤其是微電子行業(yè)中超大規(guī)模集成電路、金屬一氧化物半導(dǎo)體及液晶顯示器件形成氧化物薄膜過程中得到了應(yīng)用。
液相沉積法相關(guān)的專利有中國專利01119229.1，其特征是將晶片置放于一晶片承載器上，并使一生長液槽的一開口與晶片承載器上的晶片接合，進(jìn)行液相沉積工藝過程后，將上述開口朝上，以取出所述晶片承載器上的晶片。另外，還提出一種液相沉積法的單面生長與量產(chǎn)裝置，它是由晶片承載器及生長液槽構(gòu)成，借助生長液槽的開口與晶片承載器上晶片的接合以進(jìn)行液相沉積工藝過程。中國專利03100475.X，其特征是用以在具有至少一個預(yù)先制造完成、有獨立電路功能的半導(dǎo)體組件樣本表面上，形成一層低溫生長薄膜或極好逐步覆蓋性薄膜。中國專利200320109851.7，該實用新型專利建立了一套用于碳/碳、碳/陶等復(fù)合材料的致密化處理工藝的化學(xué)液相沉積裝置。中國專利200580038193.9，其特征是提供了一種使金屬或金屬氧化物僅沉積在沸石表面上的烴裂化催化劑，以及制備該烴裂化催化劑的方法，其發(fā)明的烴裂化催化劑能夠很大地提高烯烴和如BTX的芳香族化合物的生產(chǎn)率。
中國專利200610171664.X是采用液相沉積法，以六氟硅酸、硅酸、硼酸或純鋁在非金屬表面制備SiO2薄膜，將其應(yīng)用與半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域。
中國專利200710168732.1，其特征是以氟鈦酸銨為原料，在石英毛細(xì)管內(nèi)壁沉積二氧化鈦薄膜層，將制備所得的二氧化鈦涂層毛細(xì)管柱成功用于生物樣品的分離和預(yù)富集。
中國專利200710060653.9是采用液相沉積方法在紫銅表面制備納米厚度TiO2等薄膜，并用于強(qiáng)化水池沸騰傳熱、防垢和防腐。
上述方法均存在基底預(yù)處理不完全的缺點。如中國專利200710168732.1，其只使用了堿液與鹽酸處理基底，而基底表面的礦物油使用堿液是無法去除的，必須使用有機(jī)溶劑，否則容易造成涂層與基底的結(jié)合不牢，涂層也失去了應(yīng)用的意義；液相沉積法是一種選擇性的成膜方法，只能在帶羥基的表面沉積，而中國專利200710060653.9，并沒有采用有效措施使金屬表面富集羥基；中國專利200610171664.X以非金屬材料，如硅片等為基底，將其應(yīng)用于半導(dǎo)體技術(shù)領(lǐng)域，其前期沉積液制備過程時間也較長。


發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種成本低、設(shè)備簡單、操作方便、易于控制、適用于復(fù)雜幾何結(jié)構(gòu)、易于工業(yè)化、薄膜與基底結(jié)合牢固并且可以提高地?zé)崂脫Q熱器的防腐抗垢效果的在紫銅基底上制備微納米二氧化硅薄膜的方法。
在紫銅基底上制備微納米二氧化硅薄膜的方法，它包括以下步驟 (a)對紫銅基底進(jìn)行預(yù)處理，使其表面的粗糙度Ra控制在Ra＜0.2μm； (b)在每升分析純氟硅酸中加入60-80克分析純硅酸配制成均一的第一溶液，然后將其放在20℃～30℃的水浴鍋中磁力攪拌3h～6h； (c)向所述的第一溶液中加入去離子水制得第二溶液并使第二溶液中氟硅酸的濃度為1-2mol/L，然后將其放在40℃～50℃的水浴鍋中磁力攪拌0.5h～1h； (d)稱取分析純的硼酸加入到所述的第二溶液中制得第三溶液，使第三溶液中的硼酸濃度為0.0～0.03mol/L，然后將其放在40℃～50℃的水浴鍋中磁力攪拌0.5h～1h； (e)將基底垂直放入第三溶液中沉積10-20h制得涂覆有二氧化硅薄膜的基片； (f)沉積完畢后，將基片取出，用去離子水多次沖洗表面以去除表面殘留物； (g)將基片自然晾干，然后放入N2保護(hù)的電阻爐中加熱，加熱速率為1-5℃/min，當(dāng)溫度升高到100～400℃時，保持恒溫1-5h； (h)關(guān)閉電阻爐，自然冷卻后得到均一致密的氧化硅微納米薄膜涂層。
所述的步驟(a)中的預(yù)處理步驟依次包括打磨步驟和超聲清洗步驟；其中經(jīng)所述的打磨步驟打磨后的不銹鋼基底的表面的粗糙度Ra＜0.2μm，所述的超聲清洗步驟包括(1)用質(zhì)量百分比為5％～15％，溫度為60℃的氫氧化鈉溶液超聲清洗基底5～10min，除去表面的部分油脂；(2)將基底浸入質(zhì)量百分比為2％～10％，溫度為20℃的鹽酸溶液，超聲清洗5～10min，以除去表面氧化物；(3)用去離子水清洗基底5～15min，以除去表面殘留的酸；(4)將基底分別放入質(zhì)量百分比大于99.7％的無水乙醇和質(zhì)量百分比大于99.5％的丙酮中進(jìn)行超聲清洗15-25min后取出，以除去殘留的油脂；(5)用去離子水超聲清洗基底5～20min，以徹底除去表面殘存的無水乙醇和丙酮；(6)將基底放入質(zhì)量百分比為2～4％的氫氟酸中刻蝕2～4min，最后將基底放入去離子水中浸泡2-3h。
采用本發(fā)明方法的有益效果是 (1)本發(fā)明的液相沉積制備方法在實際操作過程中，制備出的薄膜均勻致密，經(jīng)過表面特性表征，用該工藝制得的微納米SiO2表面的表面能為9.2～42.5mJ.m-2； (2)與專利200710060653.9對比，本發(fā)明以二氧化硅為涂層材料，較之二氧化鈦，二氧化硅耐磨性、抗侵蝕性能更好；此外，在基底預(yù)處理時使用氫氟酸對金屬基底進(jìn)行刻蝕，使其上附著大量的氫鍵，再將基底放入去離子水中浸泡，使水分子與氫鍵結(jié)合放出氫氣，繼而在表面附著大量的羥基，羥基的存在為后續(xù)SiO2的沉積提供了條件，也使涂層與基底的結(jié)合更加牢固。
(3)與專利200610171664.X對比，本發(fā)明縮短了沉積液制備時間，由原來的6h減少到3h；在基底處理方面不再采用硫酸與雙氧水，而是采用質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2-4％的氫氟酸，以使其表面富集O-H，從而簡化操作過程。



圖1(a)-圖1(b)是實施例1涂層的掃描電鏡(SEM)圖； 圖1(c)是實施例1涂層的能譜(EDS)元素分析圖； 圖2(a)-圖2(b)分別是實施例2涂層的掃描電鏡(SEM)圖和能譜(EDS)元素分析圖； 圖3(a)-圖3(b)分別是實施例3涂層的掃描電鏡(SEM)圖和能譜(EDS)元素分析圖； 圖4本發(fā)明的液相沉積法制備微納米薄膜的工藝流程示意圖。

具體實施例方式 下面結(jié)合具體的實施例，并參照附圖，對本發(fā)明做進(jìn)一步的說明 本發(fā)明的液相沉積法的操作裝置包括一套恒溫磁力攪拌水浴鍋控制系統(tǒng)。所需的試劑分析純的氟硅酸、分析純的硅酸、分析純的硼酸、無水乙醇和分析純的丙酮、氫氟酸等。
制備薄膜的化學(xué)原理通過在氟硅酸溶液中添加硅酸、水、硼酸，使溶液保持在過飽和狀態(tài)，從而自發(fā)析出SiO2沉積在金屬表面來完成，機(jī)理如下 H2SiF6+(4-m)H2O＝SiFm(OH)4-m+(6-m)HF SiO2？xH2O+mHF＝SiFm(OH)4-m+(x+m-2)H2O H3BO3+4HF＝BF4-+H3O++2H2O 如圖4所示的本發(fā)明的在紫銅基底上制備微納米二氧化硅薄膜的方法，它包括以下步驟(a)對紫銅基底進(jìn)行預(yù)處理，使其表面的粗糙度Ra控制在Ra＜0.2μm；(b)在每升分析純氟硅酸中加入60-80克分析純硅酸配制成均一的第一溶液，然后將其放在20℃～30℃的水浴鍋中磁力攪拌3h～6h；磁力攪拌可以采用數(shù)顯恒溫水浴鍋等裝置。(c)向所述的第一溶液中加入去離子水制得第二溶液并使第二溶液中氟硅酸的濃度為1-2mol/L，然后將其放在40℃～50℃(溫度低于此區(qū)間得到相同的厚度則需更長的時間，效率較低，高于此區(qū)間，沉積速率過快，薄膜質(zhì)量差，且溶液蒸發(fā)量大，消耗料液)水浴鍋中磁力攪拌0.5h～1h；氟硅酸的濃度低于1-2mol/L濃度區(qū)間在相同的時間內(nèi)不能沉積出涂層，高于該濃度區(qū)間，沉積液呈凝膠裝，并且產(chǎn)生許多白色顆粒，薄膜質(zhì)量差。(d)稱取分析純的硼酸加入到所述的第二溶液中制得第三溶液，使第三溶液中的硼酸濃度為0.0～0.03mol/L(高于此區(qū)間，沉積液呈凝膠狀)，然后將其放在40℃～50℃水浴鍋中磁力攪拌0.5h～1h；(e)將基底垂直放入第三溶液中沉積10-20h制得涂覆有二氧化硅薄膜的基片；(f)沉積完畢后，將基片取出，用去離子水多次沖洗表面以去除表面殘留物；(g)將基片自然晾干，然后放入N2保護(hù)的電阻爐中加熱，加熱速率為1-5℃/min，當(dāng)溫度升高到100～400℃時，保持恒溫1-5h；由于銅的熱膨脹系數(shù)較大，加熱速率與熱處理溫度過高，基底產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力將損傷薄膜，薄膜產(chǎn)生大量裂紋，使薄膜質(zhì)量下降，不利于防垢與防腐的進(jìn)行。在本步驟中采用N2保護(hù)的電阻爐可以防止基底氧化。(h)關(guān)閉電阻爐，自然冷卻后得到均一致密的二氧化硅微納米薄膜涂層。
所述的步驟(a)中的預(yù)處理步驟依次包括打磨步驟和超聲清洗步驟；其中經(jīng)所述的打磨步驟打磨后的不銹鋼基底的表面的粗糙度Ra＜0.2μm，所述的超聲清洗步驟包括(1)用質(zhì)量百分比為5％～15％，溫度為60℃的氫氧化鈉溶液超聲清洗基底5～10min，除去表面的部分油脂；(2)將基底浸入質(zhì)量百分比為2％～10％，溫度為20℃的稀鹽酸溶液，超聲清洗5～10min，以除去表面氧化物；(3)用去離子水清洗基底5～15min，以除去表面殘留的酸；(4)將基底分別放入質(zhì)量百分比大于99.7％的無水乙醇和質(zhì)量百分比大于99.5％的丙酮中進(jìn)行超聲清洗約15-25min后取出，以除去殘留的油脂；(5)用去離子水超聲清洗基底5～20min，以徹底除去表面殘存的無水乙醇和丙酮；(6)將基底放入質(zhì)量百分比為2～4％的氫氟酸中刻蝕2～4min，最后將基底放入去離子水中浸泡2-3h。
所述的打磨步驟包括粗磨和拋光處理步驟；其中， 粗磨步驟利用500～2000#的水砂紙對紫銅基底進(jìn)行打磨，每次只朝一個方向打磨，直至只能看到這一方向的條紋，然后將基底清洗一遍以沖去殘留在表面上的砂粒，轉(zhuǎn)換90度方向繼續(xù)打磨，直至所需的光潔度； 拋光步驟用拋光機(jī)與涂有拋光皂的柱形羊毛氈對紫銅基底進(jìn)行拋光，以除去較細(xì)的條紋，拋光后的表面粗糙度Ra＜0.2μm。金屬拋光機(jī)可以選用日本MINIMO公司生產(chǎn)的金屬拋光機(jī)(型號為C121)。
實施例1 (a)基底預(yù)處理 打磨用500#砂紙打磨去除表面污物及基底初始溝槽，直至基底表面全部覆蓋500#砂紙紋理；用800#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面500#砂紙的打磨痕跡不見為止；然后用1000#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面800#砂紙的打磨痕跡不見為止；用1600#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面1000#砂紙的打磨痕跡不見為止；最后用2000#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面1600#砂紙的打磨痕跡不見為止，此時基底紋理非常細(xì)密、光亮。拋光用C121型金屬拋光機(jī)的羊毛拋光輪涂覆市售綠色拋光皂，對紫銅基底表面進(jìn)行拋光，直至達(dá)到所需要的光潔度；拋光后的表面粗糙度Ra＝0.198um。超聲清洗步驟將金屬樣片首先在質(zhì)量百分比為5％，溫度為60℃的NaOH溶液中超聲浸泡清洗10min，除去皂化油脂；再將樣片浸入質(zhì)量百分比為2％，溫度為20℃的鹽酸中超聲浸泡清洗10min，去除樣片表面氧化層；用去離子水沖洗5min干凈后，置于質(zhì)量百分比大于99.7％的無水乙醇和質(zhì)量百分比大于99.5％的丙酮中進(jìn)行超聲清洗25min后取出，以除去殘留的非皂化類油脂；用去離子水沖洗5min干凈后，放入2％的氫氟酸中刻蝕4min，最后將基底放入去離子水中浸泡2h移入沉積液中。
(b)在每升分析純氟硅酸中加入60克分析純硅酸配制成均一的第一溶液，然后將其放在20℃的水浴鍋中磁力攪拌3h； (c)向所述的第一溶液中加入去離子水制得第二溶液并使第二溶液中氟硅酸的濃度為2mol/L，然后將其放在40℃水浴鍋中磁力攪拌0.5h； (d)稱取分析純的硼酸加入到所述的第二溶液中制得第三溶液，使第三溶液中的硼酸濃度為0.0mol/L，然后將其放在40℃水浴鍋中磁力攪拌0.5h； (e)將基底垂直放入第三溶液中沉積20h制得涂覆有二氧化硅薄膜的基片； (f)沉積完畢后，將基片取出，用去離子水多次沖洗表面以去除表面殘留物； (g)將基片自然晾干，然后放入N2保護(hù)的電阻爐中加熱，加熱速率為1℃/min，當(dāng)溫度升高到400℃時，保持恒溫1h；關(guān)閉加熱裝置，自然冷卻后得微納米SiO2表面涂層，涂層厚度為174.7nm，以水、甘油為試劑，測得表面自由能9.23mJ.m-2。
采用XL30ESEM電鏡(二次電子高真空分辨率3.0nm，低真空分辨率3.5nm，加速電壓0.2-30kV，低真空度20torr)得到的放大倍數(shù)分別為2000X，10000X的SEM圖如圖1(a)和圖1(b)所示。由圖1(a)看出，涂層較致密，無裂紋且完全覆蓋基底，SiO2顆粒呈無序堆積狀態(tài)(圖1(b))。圖1(a)中顏色較深區(qū)域為基底磨拋時留下的孔穴。由圖1(c)能譜圖表(其元素分析見下表)看出，涂層表面的Si元素原子百分含量為5.33％，O元素的原子百分含量為18.23％，證明了SiO2涂層的生成。
實施例2 (a)基底預(yù)處理 打磨用500#砂紙打磨去除表面污物及基底初始溝槽，直至基底表面全部覆蓋500#砂紙紋理；用800#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面500#砂紙的打磨痕跡不見為止；然后用1000#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面800#砂紙的打磨痕跡不見為止；用1500#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面1000#砂紙的打磨痕跡不見為止；最后用2000#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面1500#砂紙的打磨痕跡不見為止，此時基底紋理非常細(xì)密、光亮。拋光用C121型金屬拋光機(jī)的羊毛拋光輪涂覆市售綠色拋光皂，對紫銅基片表面進(jìn)行拋光，直至達(dá)到所需要的光潔度；拋光后的表面粗糙度Ra＝0.1137um。超聲清洗步驟將金屬樣片首先在質(zhì)量百分比為10％，溫度為60℃的NaOH溶液中超聲浸泡清洗8min，除去皂化油脂；再將樣片浸入質(zhì)量百分比為6％，溫度為20℃的鹽酸中超聲浸泡清洗6min，去除樣片表面氧化層；用去離子水沖洗10min干凈后，置于質(zhì)量百分比大于99.7％的無水乙醇和質(zhì)量百分比大于99.5％的丙酮中進(jìn)行超聲清洗20min后取出，以除去殘留的非皂化類油脂；用去離子水沖洗10min干凈后，放入3％的氫氟酸中刻蝕3min，最后將基底放入去離子水中浸泡2.5h，移入沉積液中。
(b)在每升分析純氟硅酸中加入80克分析純硅酸配制成均一的第一溶液，然后將其放在25℃的水浴鍋中磁力攪拌4h； (c)向所述的第一溶液中加入去離子水制得第二溶液并使第二溶液中氟硅酸的濃度為1.0mol/L，然后將其放在45℃水浴鍋中磁力攪拌0.8h； (d)稱取分析純的硼酸加入到所述的第二溶液中制得第三溶液，使第三溶液中的硼酸濃度為0.03mol/L，然后將其放在45℃水浴鍋中磁力攪拌0.8h； (e)將基底垂直放入第三溶液中沉積19h制得涂覆有二氧化硅薄膜的基片； (f)沉積完畢后，將基片取出，用去離子水多次沖洗表面以去除表面顆粒等； (g)將基片自然晾干，然后放入N2保護(hù)的電阻爐中加熱，加熱速率為4℃/min，當(dāng)溫度升高到300℃時，保持恒溫4h；關(guān)閉加熱裝置，自然冷卻后得微納米SiO2表面涂層，涂層厚度為167.3nm，以水、甘油為試劑，測得表面自由能9.51mJ.m-2。
圖2(a)中采用TecnaiG2 F20場發(fā)射透射電子顯微鏡(點分辨率0.248nm，線分辨率0.102nm，加速電壓200kV)得到的放大倍數(shù)為1000X的SEM圖。由圖2(a)看出，涂層存在裂紋但完全覆蓋基底。由圖2(b)能譜圖表(其元素分析見下表)看出，涂層表面的Si元素原子百分含量為3.29％，O元素的原子百分含量為13.41％，證明了SiO2涂層的生成。
實施例3 (a)基底預(yù)處理 打磨用500#砂紙打磨去除表面污物及基底初始溝槽，直至基底表面全部覆蓋500#砂紙紋理；用800#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面500#砂紙的打磨痕跡不見為止；然后用1000#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面800#砂紙的打磨痕跡不見為止；用1800#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面1000#砂紙的打磨痕跡不見為止；最后用2000#砂紙打磨，打磨方向改變90°，直至基底表面1800#砂紙的打磨痕跡不見為止，此時基底紋理非常細(xì)密、光亮。拋光用C121型金屬拋光機(jī)的羊毛拋光輪涂覆市售綠色拋光皂，對紫銅基片表面進(jìn)行拋光，直至達(dá)到所需要的光潔度；拋光后的表面粗糙度Ra＝0.0806um。超聲清洗步驟將金屬樣片首先在質(zhì)量百分比為15％，溫度為60℃的NaOH溶液中超聲浸泡清洗5min，除去皂化油脂；再將樣片浸入質(zhì)量百分比為10％，溫度為20℃的鹽酸中超聲浸泡清洗5min，去除樣片表面氧化層；用去離子水沖洗15min干凈后，置于質(zhì)量百分比大于99.7％的無水乙醇和質(zhì)量百分比大于99.5％的丙酮中進(jìn)行超聲清洗15min后取出，以除去殘留的非皂化類油脂；用去離子水沖洗20min干凈后，放入4％的氫氟酸中刻蝕4min，最后將基底放入去離子水中浸泡3h，移入沉積液中。
(b)在每升分析純氟硅酸中加入75克分析純硅酸配制成均一的第一溶液，然后將其放在30℃的水浴鍋中磁力攪拌6h； (c)向所述的第一溶液中加入去離子水制得第二溶液并使第二溶液中氟硅酸的濃度為1.9mol/L，然后將其放在50℃水浴鍋中磁力攪拌1h； (d)稱取分析純的硼酸加入到所述的第二溶液中制得第三溶液，使第三溶液中的硼酸濃度為0.02mol/L，然后將其放在50℃水浴鍋中磁力攪拌1h； (e)將基底垂直放入第三溶液中沉積10h制得涂覆有二氧化硅薄膜的基片； (f)沉積完畢后，將基片取出，用去離子水多次沖洗表面以去除表面顆粒等； (g)將基片自然晾干，然后放入N2保護(hù)的電阻爐中加熱，加熱速率為5℃/min，當(dāng)溫度升高到100℃時，保持恒溫5h；關(guān)閉加熱裝置，自然冷卻后得微納米SiO2表面涂層，涂層厚度為129.8nm，以水、甘油為試劑，測得表面自由能10.13mJ.m-2。
圖3(a)是采用TecnaiG2 F20場發(fā)射透射電子顯微鏡(點分辨率0.248nm，線分辨率0.102nm，加速電壓200kV)得到的放大倍數(shù)為40000X的SEM圖。由圖3(a)可以看出，涂層堆積致密且完全覆蓋基底。由圖3(b)能譜圖表(其元素分析見下表)看出，涂層表面的Si元素原子百分含量為0.69％，O元素的原子百分含量為9.48％，證明了SiO2涂層的生成。

權(quán)利要求
1.在紫銅基底上制備微納米二氧化硅薄膜的方法，其特征在于它包括以下步驟
(a)對紫銅基底進(jìn)行預(yù)處理，使其表面的粗糙度Ra控制在Ra＜0.2μm；
(b)在每升分析純氟硅酸中加入60-80克分析純硅酸配制成均一的第一溶液，然后將其放在20℃～30℃的水浴鍋中磁力攪拌3h～6h；
(c)向所述的第一溶液中加入去離子水制得第二溶液并使第二溶液中氟硅酸的濃度為1-2mol/L，然后將其放在40℃～50℃的水浴鍋中磁力攪拌0.5h～1h；
(d)稱取分析純的硼酸加入到所述的第二溶液中制得第三溶液，使第三溶液中的硼酸濃度為0.0～0.03mol/L，然后將其放在40℃～50℃水浴鍋中磁力攪拌0.5h～1h；
(e)將基底垂直放入第三溶液中沉積10-20h制得涂覆有二氧化硅薄膜的基片；
(f)沉積完畢后，將基片取出，用去離子水多次沖洗表面以去除表面殘留物；
(g)將基片自然晾干，然后放入N2保護(hù)的電阻爐中加熱，加熱速率為1-5℃/min，當(dāng)溫度升高到100～400℃時，保持恒溫1-5h；
(h)關(guān)閉電阻爐，自然冷卻后得到均一致密的氧化硅微納米薄膜涂層。
所述的步驟(a)中的預(yù)處理步驟依次包括打磨步驟和超聲清洗步驟；其中經(jīng)所述的打磨步驟打磨后的不銹鋼基底的表面的粗糙度Ra＜0.2μm，所述的超聲清洗步驟包括(1)用質(zhì)量百分比為5％～15％，溫度為60℃的氫氧化鈉溶液超聲清洗基底5～10min，除去表面的部分油脂；(2)將基底浸入質(zhì)量百分比為2％～10％，溫度為20℃的鹽酸溶液，超聲清洗5～10min，以除去表面氧化物；(3)用去離子水清洗基底5～15min，以除去表面殘留的酸；(4)將基底分別放入質(zhì)量百分比大于99.7％的無水乙醇和質(zhì)量百分比大于99.5％的丙酮中進(jìn)行超聲清洗15-25min后取出，以除去殘留的油脂；(5)用去離子水超聲清洗基底5～20min，以徹底除去表面殘存的無水乙醇和丙酮；(6)將基底放入質(zhì)量百分比為2～4％的氫氟酸中刻蝕2～4min，最后將基底放入去離子水中浸泡2-3h。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的在紫銅基底上制備微納米二氧化硅薄膜的方法，其特征在于所述的打磨步驟包括粗磨和拋光處理步驟；其中，
粗磨步驟利用500～2000#的水砂紙對紫銅基底進(jìn)行打磨，每次只朝一個方向打磨，直至只能看到這一方向的條紋，然后將基底清洗一遍以沖去殘留在表面上的砂粒，轉(zhuǎn)換90度方向繼續(xù)打磨，直至所需的光潔度；
拋光步驟用拋光機(jī)與涂有拋光皂的柱形羊毛氈對紫銅基底進(jìn)行拋光，以除去較細(xì)的條紋，拋光后的表面粗糙度Ra＜0.2μm。
全文摘要
本發(fā)明公開了在紫銅基底上制備微納米二氧化硅薄膜的方法，它包括(a)對紫銅基底進(jìn)行預(yù)處理；(b)在分析純氟硅酸中加入分析純硅酸配制成均一的第一溶液，然后將其放在水浴鍋中磁力攪拌；(c)向第一溶液中加入去離子水制得第二溶液，然后將其放在水浴鍋中磁力攪拌；(d)稱取分析純的硼酸加入到所述的第二溶液中制得第三溶液，然后將其放在水浴鍋中磁力攪拌；(e)將基底放入第三溶液中沉積制得涂覆有二氧化硅薄膜的基片；(f)沉積完畢后，將基片取出，沖洗表面以去除表面殘留物；(g)將基片晾干后放入電阻爐中加熱；(h)關(guān)閉電阻爐，自然冷卻后得到氧化硅微納米薄膜涂層。采用本方法制備的薄膜均勻致密，涂層與基底的結(jié)合更加牢固。
文檔編號C23C22/82GK101787526SQ20101030020
公開日2010年7月28日 申請日期2010年1月12日 優(yōu)先權(quán)日2010年1月12日
發(fā)明者劉明言, 陳寧 申請人:天津大學(xué)