Способ получения пленок на основе сложных оксидов

 

Использование: в технологии тонкопленочных материалов при получении каталитических, электродных, сверхпроводящих и СВЧ материалов. Сущность изобретения: готовят рабочий раствор, содержащий 0,1 10 мас. металлических компонентов сложного оксида, 5 20 мас. поливинилового спирта, остальное вода. В раствор дополнительно вводят 1 50 мас. водорастворимого кристаллизующегося полимера, например полиэтиленоксида или полиэтиленгликоля. Раствор послойно наносят на изделие с промежуточной сушкой и нагревом не менее двух слоев до удаления органической компоненты при 400 680°С. Эти операции осуществляют с коаксиальным вращением изделия. Затем проводят окончательный отжиг при 600 1000°С. Дополнительное введение полимера обеспечивает в процессе нагрева появления вязкотекучей среды, хорошо растекающейся по поверхности при вращении, где происходит разложение солевых компонентов. Это обеспечивает получение равномерных покрытий на внутренних поверхностях изделий.

Изобретение относится к технологии тонкопленочных материалов и может быть использовано для получения каталитических, электродных, сверхпроводящих, СВЧ-материалов.

Наиболее близким к предлагаемому является способ получения пленок на основе сложных оксидов, включающий приготовление рабочего раствора, содержащего соли металлических компонентов пленки, спирт и воду, раствор наносят послойно на подложку, после чего нагревают до 300-500^оС. После удаления органических веществ отжигают пленку при 650-800^оС.

Покрытия из сложных оксидов по известному способу на внутренних поверхностях изделий, например глухих керамических трубок, имеют недостаточную равномерность из-за плохой текучести пленки в процессе ее нагрева.

Цель изобретения получение равномерных пленок на внутренних поверхностях изделий.

Цель достигается тем, что готовят рабочий раствор, содержащий 0,1-10 мас. металлических компонентов сложного оксида, 5-20 мас. поливинилового спирта, остальное вода. В этот раствор дополнительно вводят 1-50 мас. водорастворимого кристаллизующегося полимера. Раствор послойно наносят на изделие с промежуточными сушками и нагревом не менее двух слоев до удаления органической компоненты. Сушку и промежуточный отжиг проводят с коаксиальным вращением изделия. Температура промежуточного нагрева слоев 400-650^оС, окончательного обжига 600-1000^оС.

П р и м е р 1. Готовят водный рабочий раствор, содержащий нитраты лантана, стронция, кобальта (содержанием металлических компонентов 10 мас.), рассчитанный на получение сложного оксида состава Zo_0,7Cr_0,3CoO_3-y. В рабочий раствор вводят отдельно приготовленный раствор полимеров, окончательное содержание которых составляет 5 мас. поливинилового спирта и 50 мас. полиэтиленгликоля с молекулярной массой 3000. Рабочий раствор вносят пипеткой на дно глухой керамической трубки из ZrO₂, стабилизированного Y₂O₃. Сушку проводят при комнатной температуре с наклоном трубки 80^оС от вертикали и вращением 60 об/мин. После нанесения таким же образом второго слоя аналогично проводят обжиг при 650^оС. После повторения цикла нанесения осуществляют окончательный обжиг при 1000^оС в течение 1,5 ч с подачей в трубку кислорода. Получают равномерное покрытие внутренней поверхности глухой трубки, которое может быть использовано как катализатор окисления угарного газа или твердый электрод электролитической кислородпроводящей ячейки.

П р и м е р 2. Готовят аналогично примеру 1 раствор (содержание металлических компонентов 0,1 мас.), включающий 20 мас. поливинилового спирта, 1 мас. полиэтиленоксида с молекулярной массой 5000000, остальное вода. Процесс получения покрытия проводят так же, как в примере 1, на внутренние поверхности открытых трубок их Al₂O₃ с промежуточным нагревом до 400^оС и окончательным обжигом при 600^оС (5 ч). Вращение трубок проводят в горизонтальной плоскости. Получены равномерные покрытия внутренних поверхностей трубок.

П р и м е р 3. Готовят рабочий водный раствор ацетатов иттрия, бария, меди (содержание металлических компонентов 1 мас.), включающий 10 мас. поливинилового спирта, 10 мас. полиэтиленгликоля с молекулярной массой 20000, остальное вода. Металлические компоненты рассчитаны на состав YBa₂Cu₃O_7-б. Нанесение покрытия проводят на керамический колпак аналогично примеру 1 с промежуточным нагревом до 550^оС и выдержкой до удаления органической компоненты. Окончательный обжиг проводят при 940^оС 1 ч, затем покрытия выдерживают в токе кислорода 10 ч при 500^оС. Получают равномерные покрытия, сверхпроводящие свойства которых позволяют использовать их как магнитные экраны.

Предлагаемый способ позволяет получать равномерные покрытия на внутренних поверхностях изделий за счет того, что вводимый дополнительно кристаллизующийся водорастворимый полимер при нагревании плавится и обеспечивает создание вязкотекучей среды, где происходит постепенное разложение солей, и которая равномерно распределяется по поверхности при вращении.

Введение в рабочий раствор только кристаллизующихся полимеров не обеспечивает в процессе нагревания хорошей фиксации на поверхности. Поливиниловый спирт при нагревании образует пленку, обеспечивающую сцепление.

Концентрация вводимых добавок кристаллизующегося полимерного компонента выбрана исходя из того, что добавки меньшие, чем 1 мас. не обеспечивают положительного эффекта, т. е. текучесть среды при этом недостаточна, большие, чем 50 мас. концентрации, приводят к увеличению выделяющихся в процессе нагрева газов, увеличивают расход полимера без получения дополнительного положительного эффекта.

Способ может быть также использован для получения порошков сложных оксидов.

Формула изобретения

СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ ПЛЕНОК НА ОСНОВЕ СЛОЖНЫХ ОКСИДОВ, включающий приготовление рабочего раствора, содержащего соли металлических компонентов пленки, спирт и воду, послойное нанесение его на подложку, нагрев слоев до удаления органической компоненты и отжиг пленки, отличающийся тем, что в качестве спирта берут поливиниловый, в раствор дополнительно вводят водорастворимый кристаллизующийся полимер, например полиэтиленгликоль или полиэтиленоксид, при следующем соотношении компонентов, мас.

Соли металлических компонентов пленки в пересчете на металлы 0,1 - 10,0 Поливиниловый спирт 5 20 Водорастворимый кристаллизующийся полимер 1 50 Вода Остальное после нанесения раствора на подложку проводят промежуточную сушку слоев при комнатной температуре и нагрев не менее двух слоев до 400 650^oС, причем обе последние операции осуществляют с коаксиальным вращением подложки.