[发明专利]化学气相沉积涂层、制品和方法

说明书

优先权

本申请要求2009年10月27日提交并且题为“DIMETHYLSILANE CHEMICAL VAPOR DEPOSITION COATING AND COATING PROCESS(二甲基硅烷化学气相沉积涂层和涂布方法)”的美国临时专利申请号61/255,237和2009年12月7日提交并且题为“OXIDIZED VAPOR DEPOSITION COATING AND COATING PROCESS(氧化气相沉积涂层和涂布方法)”的美国临时专利申请号61/267,228的优先权和权益，这两个临时申请通过全文引用结合到本文中。

发明领域

本公开涉及化学气相沉积。更具体地，本公开涉及由于二甲基硅烷的分解而在基材上化学气相沉积。

发明背景

通常，基材的表面不包括期望的性能特征。不能包括特定的期望的性能特征可导致在某些环境中表面劣化、不能满足某些性能要求或它们的组合。例如，在某些环境中，金属、玻璃和陶瓷表面可经受不期望的表面活性，例如化学吸附、催化活性、腐蚀性侵袭、氧化、副产物聚集或静摩擦和/或其他不期望的表面活性。

不期望的表面活性可引起其他分子的化学吸附、其他分子的可逆和不可逆的物理吸附、与其他分子的催化反应性、来自外来物类(specy)的侵袭、表面的分子分解或它们的组合。

可施用涂层以保护表面免受不期望的表面活性。在表面上沉积涂层的一种已知的方法为化学气相沉积。化学气相沉积在受控的气氛和温度条件下由蒸气使固体材料沉积预定的时间以形成涂层。化学气相沉积可包括初级处理，接着官能化(表面反应)，以加入预定的分子。

为了提供某些期望的性能特征，可沉积非晶氢化硅表面，并且可与不饱和烃试剂反应，以使基材的表面改性。然而，基于非晶硅的化学气相沉积材料对被苛性高pH介质溶解敏感，由此限制它们的应用。这些材料不耐磨或足够硬以有效用于具有冲击或滑动磨损的环境。此外，使用不饱和烃对硅材料的官能化通常需要使用金属催化剂。这些方法遭受从经处理的系统完全除去该催化剂通常困难并且催化剂的存在可再次引入不期望的表面活性的缺点。

包括硅、碳和氢的分子以前认为不期望用作化学气相沉积前体或在另外的沉积能量(例如等离子体和微波场)存在下与其他化学气相沉积前体结合施用。因此，通过热化学气相沉积技术，以前未认识到与这些分子相关的性质。

需要的是不遭受现有技术缺点的涂层、制品和方法。

发明概述

一个示例性实施方案包括热化学气相沉积涂层。所述热化学气相沉积涂层包括二甲基硅烷的热分解。

另一个示例性实施方案包括热化学气相沉积方法。所述方法包括在化学气相沉积室中制备基材和在化学气相沉积室中热分解二甲基硅烷以形成涂层。

另一个示例性实施方案包括化学气相沉积制品(article)。所述制品包括表面和通过在化学气相沉积室中二甲基硅烷的热分解而在制品的表面上形成的层。所述层包括由在该层上沉积的分子限定的第一部分和第二部分。限定第一部分和第二部分的所述分子包括含H、C和Si的分子片段。

实施方案的一个优点在于可将以前不能利用的包括硅、碳和氢的分子施用于基材表面。

实施方案的另一个优点在于无需另外的分解能量(例如等离子体和微波能量)即可进行热化学气相沉积，以帮助二甲基硅烷的分解。

实施方案的另一个优点在于所述硅、碳和氢材料对在高pH介质中溶解不敏感。

实施方案的另一个优点在于氧化的材料显示改进的耐磨性和硬度，用于具有冲击或滑动磨损的环境的改进的应用。

实施方案的另一个优点在于在形成包括硅、碳和氢的涂层中可避免使用另外的金属催化剂。

实施方案的另一个优点在于降低或消除残余的催化剂活性。

实施方案的另一个优点在于可消除用于除去催化剂的步骤。

实施方案的另一个优点为使用可改进安全性的非自燃物质。

本文公开了本发明的实施方案的其他方面。由以下附图和详细说明，本领域技术人员将认识和理解以上讨论的特征以及本申请的其他特征和优点。

附图简述

图1显示根据本公开在基材上的碳硅烷涂层的一个示例性实施方案。

图2显示根据本公开在基材上具有层的碳硅烷涂层的一个示例性实施方案的俄歇电子能谱图。

图3显示根据本公开在基材上的官能化的碳硅烷涂层的一个示例性实施方案。

图4显示根据本公开的一个示例性实施方案的化学气相沉积方法。