[发明专利]一种机床刀具用单晶硅片表面涂层Si3N4复合薄膜的方法

摘要

一种机床刀具用单晶硅片表面涂层Si₃N₄复合薄膜的方法，将表面经过处理的单晶基片作为基底材料，在其表面采用自组装法制备磺酸基硅烷，然后将基片放入Si₃N₄分散夜中，在其表面制备Si₃N₄复合薄膜。先将基片浸泡在王水中加热5～6小时，取出用去离子水清洗，置入羟基化溶液，室温处理1小时，清洗干燥后浸入配制好的巯基硅烷溶液，静置6～8小时取出，冲洗后用氮气吹干置于硝酸中，把端巯基原位氧化成磺酸基，再将基片置入Si₃N₄的悬浮液，在20～60℃静置2～24小时取出，冲洗后用氮气吹干，这样就得到表面沉积有Si₃N₄的复合薄膜。本发明可以将摩擦系数从无膜时的0.8降低到0.1，具有十分明显的减摩作用。

主权项

1、一种机床刀具用单晶硅片表面涂层Si3N4复合薄膜的方法，其特征在于包括如下步骤：A)先将单晶硅片浸泡在王水中加热5～6小时，在室温中自然冷却后取出，冲洗、干燥；B)将A)干燥后的单晶硅片浸于体积比为H2SO4∶H2O2＝70∶30的溶液中，于室温下1小时，然后用去离子水超声清洗后放在防尘装置内的烘箱中再干燥；C)再将B)处理后的单晶硅片浸入巯基硅烷浓度为0.1～1.0mmol/L的苯溶液中，静置6～8小时取出，冲洗后用氮气吹干；D)再将C)处理后的单晶硅片置于质量浓度为30％～60％的硝酸中；在50～80℃下反应2小时，取出用去离子水冲洗，得到表面附有磺酸基硅烷薄膜的单晶硅片；E)将Si3N4在室温下按0.1～0.2mg/ml放入N，N-二甲基甲酰胺分散剂，40W超声波分散1～3小时，得到稳定的悬浮液；F)将D)得到的表面组装有磺酸基硅烷薄膜的单晶硅片浸入到E)制备好的Si3N4悬浮液中，在20～60℃静置2～24小时，取出用大量去离子水冲洗，冲洗后用氮气吹干，这样就得到表面沉积有Si3N4复合薄膜的单晶硅片。