[发明专利]一种液气相交替沉积制备高温绝缘薄膜的方法

摘要

本发明一种液气相交替沉积制备高温绝缘薄膜的方法属于先进制造技术领域，涉及一种液相‑气相交替沉积制备高温绝缘薄膜的方法。该方法中交替采用液相沉积和气相沉积步骤，将绝缘材料逐层沉积到待测试件表面。该方法首先配制绝缘材料的液态浆料，接着采用液相沉积方法将液态浆料按照特定厚度沉积到待测试件上，经过烘干和高温烧结，获得第I绝缘层；然后采用气相沉积方法，在第I绝缘层上沉积第II绝缘层；以此类推，多次交替重复液相沉积步骤和气相沉积步骤，最终获得所需厚度的高温绝缘薄膜。该方法制备的高温绝缘薄膜具有结构致密、厚度可控、绝缘性和稳定性好等特点，有效提升了绝缘薄膜在高温下的绝缘电阻。

主权项

1.一种液气相交替沉积制备高温绝缘薄膜的方法，其特征是，该方法中交替采用液相沉积和气相沉积步骤，将绝缘材料逐层沉积到待测试件表面，采用液相沉积获得绝缘薄膜的结构层，采用气相沉积填补液相沉积结构层中的空穴和裂纹缺陷，从而获得结构致密、厚度可控、绝缘性好、稳定性高的高温绝缘薄膜；该方法首先将绝缘材料以粉体、溶胶或溶液形式混合到液态分散剂中配制成液态浆料，接着采用单次或多次液相沉积方法将液态浆料按照特定厚度沉积到被测试件上，经过烘干和高温烧结，获得第I绝缘层；然后采用气相沉积方法，在第I绝缘层上沉积第II绝缘层；接着采用单次或多次液相沉积方法将液态浆料沉积到第II绝缘层上，经过烘干和高温烧结，获得第III绝缘层；再次采用气相沉积方法，在第III绝缘层上沉积第IV绝缘层；以此类推，多次交替重复液相沉积步骤和气相沉积步骤，最终获得所需厚度的高温绝缘薄膜；方法的具体步骤如下：第一步，配制绝缘浆料首先将绝缘材料以粉体、溶胶或溶液形式混合到液态分散剂中配制成液态浆料，所述的绝缘材料包括一种或多种氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、硼化物陶瓷或碳化物陶瓷，或者由上述两种或两种以上陶瓷材料组成的复合陶瓷；所述液态分散剂包括水、有机物/无机物水溶液和液态有机物中的一种或多种混合液；所述绝缘陶瓷液态浆料可为溶液、溶胶、凝胶、悬浮液、悬浊液、乳浊液、膏状物中的一种或多种液态混合物形态；第二步，液相沉积第I绝缘层胚料所述液相沉积方法为将液态介质沉积在被测试件表面，形成功能性或装饰性的金属、非金属、或化合物涂层的方法，包含但不限于旋涂、流延、打印、涂覆、丝网印刷、电射流沉积、雾化喷涂、电泳沉积、提拉沉积等方法中的一种或多种方法组合；将配制好的绝缘浆料以液相沉积方法均匀沉积到被测试件表面，获得厚度50～5000nm的第I绝缘层胚料，第三步，烘干第I绝缘层胚料将第I绝缘层胚料放置于温度为20～500℃的环境中烘干，使第I绝缘层胚料中的液体成分以气态形式挥发出来，获得干燥后的第I绝缘层胚料；第四步，控制第I绝缘层胚料的厚度多次重复第二、第三步，直至第I绝缘层胚料的厚度达到设定值；第五步，烧结第I绝缘层胚料根据不同陶瓷材料的烧结需求，高温环境为真空状态、空气氛围、氧气氛围、氮气氛围或惰性气体氛围中的一种或多种组合；将干燥后的第I绝缘层胚料放置于温度300～1500℃的高温环境中进行烧结，控制烧结温度和烧结时间，获得具有特定物理和化学性能的第I绝缘层；第六步，气相沉积第II绝缘层所述的气相沉积方法为利用气相中发生的物理、化学过程，在工件表面形成功能性或装饰性的金属、非金属或化合物涂层的方法，包含但不限于物理气相沉积、化学气相沉积或外延膜沉积方法中的一种或多种方法组合；采用气相沉积方法，在烧结后的第I绝缘层表面沉积厚度为50～5000nm的第II绝缘层；气相沉积材料为一种或多种氧化物陶瓷、氮化物陶瓷、硼化物陶瓷或碳化物陶瓷，或者由上述两种或两种以上陶瓷材料组成的复合陶瓷；第七步，重复液气相交替沉积步骤重复以上第二至第六步，直至获得理想厚度的高温绝缘薄膜。