[发明专利]一种薄膜制备方法及薄膜

说明书

本发明提供了一种薄膜制备方法，采用分散稳定性良好的无机粉末颗粒悬浮液作为喷涂原料，控制悬浮液的流速和雾化压力，将悬浮液雾化成微米级的液滴并送入喷枪内，利用喷枪高能压缩气体对悬浮液雾化液滴的热传导迅速蒸发液滴，并通过气体的巨大动能对蒸发后的干态粉末粒子进行加速，驱动粒子撞击基体表面，通过粒子的塑性变形和后续粒子的夯实作用，形成薄膜，工艺简单，成本较低，且涂层厚度可达到0.1～25μm，相对传统喷涂技术的干态微米级颗粒原料，可以极大地减小薄膜的厚度，而且解决了传统喷涂技术难以喷涂超细粉末的问题。

技术领域

本发明涉及表面处理技术领域，特别涉及一种薄膜制备方法及薄膜。

背景技术

目前，涂层的主流制备技术包括化学气相沉积、磁控溅射、溶胶凝胶、热喷涂等。

(1)化学气相沉积，主要是利用含有薄膜元素的一种或几种气相化合物或单质、在衬底表面上进行化学反应生成薄膜的方法。该技术存在的主要问题是：成本高、高温导致相变、沉积速率慢。

(2)磁控溅射，是将涂层材料作为靶阴极，利用氩离子轰击靶材，产生阴极溅射，把靶材原子溅射到工件上形成沉积层的一种镀膜技术。该技术存在的主要问题是：成本高、真空度要求高、沉积速率慢。

(3)溶胶凝胶法是将含高化学活性组分的化合物经过溶液、溶胶、涂覆、固化、烧结等过程，在基体形成薄膜的一种镀膜技术。该技术存在的主要问题是：工序多、涂覆不均匀、薄膜容易龟裂、烧结温度导致的相变、沉积速率慢。

(4)传统热喷涂技术，是利用大量热能使粉末熔化或熔融，并沉积于基体表面形成涂层的技术。传统冷喷涂，是利用巨大动能使粉末在远低于熔点的温度下，撞击基体，发生塑性变形形成涂层的技术。这两种传统喷涂技术存在的主要问题是：受到喷涂粉末粒度的限制，导致难以沉积厚度在0.1～25μm的涂层或薄膜。

发明内容

鉴于此，有必要提供一种方法工序短、成本相对较低、沉积厚度在0.1～25μm的薄膜制备方法。

一种薄膜制备方法，包括下述步骤：

将无机粉末颗粒、溶剂及分散剂混合得到悬浮液；其中，无机粉末颗粒含量1～50wt.％；溶剂含量50～99wt.％；分散剂含量0.01～10wt.％。

在高能气体加热加速作用下，将所述悬浮液喷涂至基体表面形成薄膜。

在其中一些实施例中，所述无机粉末颗粒的粒度为0.02～5μm。

在其中一些实施例中，所述无机粉末颗粒包括TiO₂或ZnO或CuO。

在其中一些实施例中，所述溶剂包括水或乙二醇或乙醇。

在其中一些实施例中，所述分散剂包括聚甲基丙烯酸(PMAA)、聚乙二醇(PEG)。

在其中一些实施例中，所述悬浮液的固含量为1～50wt.％。

在其中一些实施例中，在高能气体加热加速作用下，将所述悬浮液喷涂至基体表面形成薄膜的步骤中，具体为：

将所述悬浮液以流速为1～150ml/min，雾化压力为0.2～5.8MPa送入喷枪；

利用所述喷枪内气体的压力和温度使得所述悬浮液挥发并加速至基体表面以形成薄膜，其中，所述压力为0.2～5Mpa，所述温度为100～800℃。

在其中一些实施例中，所述薄膜的厚度为0.1～25μm。

另外，本发明还提供了一种薄膜，由所述的薄膜制备方法制备得到。