專利名稱：保護(hù)性涂層、保護(hù)基材的方法及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及涂層技術(shù)。尤其地，本發(fā)明涉及保護(hù)性涂層以及保護(hù)基材遠(yuǎn)離環(huán)境的方法。
背景技術(shù)：
在苛刻的環(huán)境條件中被利用的物體常常要求，例如機(jī)械或化學(xué)保護(hù)，以便防止環(huán)境條件影響該物體。這樣的物體的例子包括傳感器、電子組件以及具有功能性表面的物體， 如鏡子或太陽能電池。通過在物體表面上，即在基材上施用涂層可以實(shí)現(xiàn)對物體的保護(hù)。已知技術(shù)公開了用于各種目的的保護(hù)性涂層；保護(hù)基材免于機(jī)械影響的硬質(zhì)涂層，用于保護(hù)免受化學(xué)影響的擴(kuò)散阻擋體(barrier)，熱阻擋體(或絕熱體)和電絕緣體。有效的保護(hù)性涂層常常必需相對厚。例如，擴(kuò)散阻擋體、熱阻擋體或電絕緣體的保護(hù)特性與具有給定涂層材料的涂層厚度成比例增加。因?yàn)檫@個原因及其他原因，現(xiàn)有技術(shù)的保護(hù)性涂層由具有相對高生長速度的方法制備；物理氣相沉積法(PVD)、化學(xué)氣相沉積法(CVD)或者基于液體或氣溶膠的沉積方法。例如，專利申請公開US2009087585公開了利用PVD和CVD方法制備包含氮化鈦和鋁的阻擋層的方法。上述現(xiàn)有技術(shù)的沉積方法以及由這些方法制備的保護(hù)性涂層的問題是沉積的涂層材料包含小孔隙和氣泡(Pin hole)作為瑕疵。這些瑕疵常常被稱為殘留孔隙率。涂層的這些特性可能導(dǎo)致涂層的阻擋性質(zhì)嚴(yán)重降低。例如化學(xué)阻擋體中的孔隙和氣泡可以使物質(zhì)能夠通過這些瑕疵從環(huán)境擴(kuò)散到涂層意圖保護(hù)的基材上。孔隙和氣泡也可以例如降低由電場引起的擊穿閾(threshold of breakdown)或使保護(hù)性涂層的機(jī)械特性退化。發(fā)明目的本發(fā)明的目的是通過提供用于保護(hù)基材遠(yuǎn)離環(huán)境的方法、該方法的應(yīng)用以及涂層，減少現(xiàn)有技術(shù)的上述技術(shù)問題。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的方法以獨(dú)立權(quán)利要求1所示的為特征。根據(jù)本發(fā)明的結(jié)構(gòu)以獨(dú)立權(quán)利要求10所示的為特征。根據(jù)本發(fā)明的應(yīng)用以權(quán)利要求14所示的為特征。根據(jù)本發(fā)明的通過在基材上沉積包含基本上平行于基材表面取向的上表面的第一層保護(hù)基材免受基材和環(huán)境相互作用引起的影響的方法包括如下步驟通過使第一層暴露于兩個或多個不同前體(precursor)交替重復(fù)的表面反應(yīng)而將第二層沉積到第一層上， 以用第二層的材料至少部分地填充第一層中的孔隙，即開口通至上表面的孔隙，以便第二層順應(yīng)孔隙的表面形狀，其中第一層主要由鈦、鋁和氮的化合物組成，而第二層的材料主要是金屬氧化物。根據(jù)本發(fā)明的保護(hù)基材免受基材與環(huán)境相互作用而引起的影響的基材上的保護(hù)性涂層包括具有基本上平行于基材表面取向的上表面的第一層。所述第一層包括開口通至上表面的孔隙。該保護(hù)性涂層包括第一層上的第二層，所述第二層的材料至少部分填充第一層的孔隙，以便第二層順應(yīng)孔隙的表面形狀。第一層主要由鈦、鋁和氮的化合物組成，而第二層的材料主要是金屬氧化物。根據(jù)本發(fā)明，本發(fā)明的方法用于保護(hù)基材免受基材與環(huán)境化學(xué)作用而引起的影響。在該背景下，“孔隙”應(yīng)當(dāng)被理解為層中的任意中空區(qū)域，包括孔隙、氣泡或類似物。該文件中提及的孔隙應(yīng)該被理解為層上或?qū)又酗@微鏡下小的瑕疵。這些瑕疵是層殘留孔隙率的部分，其是由用于層的沉積方法而引起。本發(fā)明提供了制備涂層的簡單方法，所述涂層充當(dāng)對物質(zhì)轉(zhuǎn)移通過涂層的有效阻擋體，并且還具有良好的機(jī)械強(qiáng)度和耐久性。本發(fā)明的方法和涂層有效地抑制環(huán)境和基材之間發(fā)生的化學(xué)反應(yīng)，因?yàn)槲镔|(zhì)不能從環(huán)境擴(kuò)散或者另外轉(zhuǎn)移通過涂層到達(dá)涂層下的基材表面上。第一層中孔隙的至少部分填充也提高了涂層的機(jī)械穩(wěn)定性，使其更加耐久并提高對基材的機(jī)械保護(hù)。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，沉積第二層包括使第一層暴露于交替重復(fù)的基本上自限制性(self-limiting)表面反應(yīng)，以通過原子層沉積(ALD)沉積第二層。當(dāng)?shù)诙釉陬愃艫LD的方法中通過交替重復(fù)的基本上自限制性表面反應(yīng)進(jìn)行沉積時，第二層可以非常順應(yīng)地沉積在即使非常小的孔隙或氣泡內(nèi)，并且第二層的厚度非常均勻。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，由基材與環(huán)境相互作用引起的影響是由化學(xué)作用引起的。在本發(fā)明的另一個實(shí)施方式中，由基材與環(huán)境相互作用引起的影響是由電化學(xué)作用引起的。在本發(fā)明的再一個實(shí)施方式中，由基材與環(huán)境相互作用引起的影響是腐蝕影響。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，第二層的厚度在20納米(nm)以下。通過僅將非常薄的第二層沉積在第一層上，有可能賦予涂層良好的保護(hù)特性同時仍保留下面第二層的功能性。在應(yīng)用中，如太陽能電池，或者在非常厚的第二層會顯著影響分層結(jié)構(gòu)的光學(xué)性能例如反射性的光學(xué)涂層上，這可以非常有用。第二層的材料主要是金屬氧化物。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，第二層的材料主要是氧化鋁。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，沉積第二層包括使第一層暴露于三甲基鋁和水交替重復(fù)的表面反應(yīng)，以沉積氧化鋁層。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，基材主要由金屬組成。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中， 基材包含切削工具，例如切削刀片。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，基材包含含有金屬的切削工具。在本發(fā)明的另一個實(shí)施方式中，化學(xué)作用是引起腐蝕的作用。根據(jù)本發(fā)明的方法和保護(hù)性涂層非常適于保護(hù)金屬基材免于腐蝕，因?yàn)榈诙禹槕?yīng)第一層中孔隙表面形狀的涂層能有效降低水(濕氣)和/或氧擴(kuò)散通過涂層到達(dá)基材上。氧化鋁和金屬氧化物一般是對水和氧具有良好阻擋特性的材料。這些材料也非常適于通過交替重復(fù)的表面反應(yīng)例如通過ALD進(jìn)行沉積。第一層主要由鈦、鋁和氮的化合物組成。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，第一層主要由TiAlN組成。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，第一層主要由TihAlxMO <x< 1)組成。 在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，鈦和鋁的比例是變化的。在本發(fā)明的一個實(shí)施方式中，比例為 40%的鋁和60%的鈦。在本發(fā)明的另一個實(shí)施方式中，比例是70%的鋁和30%的鈦。鈦、鋁和氮的化合物，例如TiAIN，作為基材上的第一層能有效地用于機(jī)械保護(hù)基材的硬質(zhì)涂層的目的。將第二層施用在該第一層上也能夠通過阻塞第一層中的孔隙使根據(jù)本發(fā)明該實(shí)施方式的涂層成為例如良好的腐蝕阻擋體。上文中描述的本發(fā)明實(shí)施方式可以以相互任意組合進(jìn)行使用。幾個實(shí)施方式可以組合在一起，形成本發(fā)明的進(jìn)一步的實(shí)施方式。本發(fā)明所涉及的方法、結(jié)構(gòu)或應(yīng)用可以包括至少一個上文描述的本發(fā)明實(shí)施方式。發(fā)明詳述在下文中，通過參考附圖利用示例性實(shí)施方式對本發(fā)明進(jìn)行更詳細(xì)的描述，其中

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的保護(hù)性涂層的示意圖，圖2至6示意性說明了制備根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的保護(hù)性涂層的方法，圖7示意性說明了現(xiàn)有技術(shù)的保護(hù)性涂層的保護(hù)作用，圖和圖8b示意性說明了根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的保護(hù)性涂層的保護(hù)作用，圖9說明了在制備根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的保護(hù)性涂層中ALD循環(huán)的脈沖序列，圖10示出了來自電化學(xué)腐蝕測定的試驗(yàn)數(shù)據(jù)，和圖11示出了來自磨耗試驗(yàn)測量的數(shù)據(jù)。為簡便起見，在重述組件的情況下將在以下示例性實(shí)施方式中保持項(xiàng)目編號。圖1的結(jié)構(gòu)包括基材1，并且在基材1上有第一層3和第二層5。第一層3由常規(guī)沉積方法，如PVD或CVD制備并包括開口通至第一層3的上表面4的孔隙7。在第一層3上有第二層5，所述第二層5是基本上平面的層，位于第一層3的孔隙7上；即，第二層5不能滲透進(jìn)入孔隙7以阻塞它們，而僅僅是覆蓋在第一層3的上表面4上。當(dāng)由常規(guī)PVD或CVD 方法制備時，第二層5也可能包括孔隙9。圖1中包含第一層3和第二層5的涂層不能有效地充當(dāng)基材1的保護(hù)性涂層，有兩個原因。首先，第一層3中的孔隙7使得第一層3機(jī)械上易碎。其次，第一層3中的孔隙 7和第二層5的孔隙9可以充當(dāng)物質(zhì)例如氣相中的分子轉(zhuǎn)移(例如，擴(kuò)散)通過涂層到達(dá)基材1上的通道。這使基材1暴露于由基材1與環(huán)境化學(xué)或電化學(xué)作用，例如導(dǎo)致基材1腐蝕的作用而引起的影響。原子層沉積(ALD)是在各種形狀的基材上，甚至在復(fù)雜三維結(jié)構(gòu)上沉積均勻薄膜的眾所周知方法，其具有優(yōu)良的順應(yīng)性。在ALD中，涂層通過前體和待被涂覆的表面(基材)之間交替重復(fù)的、基本上自限制性的表面反應(yīng)而生長。因此，ALD方法中的生長機(jī)制通常對例如反應(yīng)室中的流動動力學(xué)(flow dynamics)不像其它涂層方法中的生長機(jī)制那樣敏感，所述流動動力學(xué)可能是不均勻性的來源，尤其在依賴于氣相反應(yīng)的涂層方法中。在ALD 方法中，兩種或多種不同反應(yīng)物(前體)以相繼、交替的方式被引入反應(yīng)室，并且前體吸附在反應(yīng)室中例如基材上的表面上。前體相繼、交替的引入通常被稱為(前體的)脈沖。在每個前體脈沖之間，通常有清洗期(purging period)，在該清洗期中，惰性氣體流——常常稱為載氣——將例如由之前前體脈沖的吸附反應(yīng)產(chǎn)生的多余前體和副產(chǎn)品清洗出反應(yīng)室。通過重復(fù)幾次包含上述前體脈沖和清洗期的脈沖序列，利用ALD方法膜可以生長。被稱為“ALD循環(huán)”的該序列重復(fù)的次數(shù)取決于目標(biāo)膜或涂層、厚度。適于通過ALD沉積材料的設(shè)備的構(gòu)造，即常規(guī)ALD反應(yīng)器系統(tǒng)的構(gòu)造對于技術(shù)人員來說是顯而易見的，因此將不再論述該構(gòu)造。從圖2到圖6的一系列圖說明了如何在基材1上制備根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的保護(hù)性涂層。從示出裸基材1的圖2開始，該一系列圖按時間先后順序示出了在所述方法不同階段的涂層結(jié)構(gòu)的橫截面。在圖3中，利用例如PVD或CVD，基材被涂覆厚的第一層3。 第一層包含孔隙7，其開口通至第一層3的上表面4。在圖4中，通過使基材1暴露于兩種或多種不同前體交替重復(fù)的表面反應(yīng)，開始第二層5的沉積。在本發(fā)明的該實(shí)施方式中，ALD 被用于沉積第二層5。圖4示意性示出了第二層5如何順應(yīng)性地沉積到第一層3的孔隙7中。這是第二層5的生長機(jī)制的結(jié)果，該生長機(jī)制由汽化的(或氣態(tài)的)前體和沉積該層的結(jié)構(gòu)表面之間的表面反應(yīng)所控制。因?yàn)榈谝粚?是多孔的，因此可以存在前體分子轉(zhuǎn)移到明顯低于第一層3的上表面4的孔隙7中的通道。這些通道未被顯示在圖中。因此，與常規(guī)沉積方法相反，第二層5的材料能夠很好地滲透進(jìn)入第一層3的多孔結(jié)構(gòu)中，并且填充和阻塞第一層 3中的孔隙7。隨著第二層5繼續(xù)生長，第一層3中的一些孔隙7可以完全被第二層5的材料所填充。這通過圖5和圖6示意性地說明。滲透進(jìn)入第一層3孔隙7的第二層5的材料能增加第一層3的耐久性，因?yàn)橐鸬谝粚?易碎的空隙被填充。另外，第一層3的阻擋特性被顯著地改進(jìn)，因?yàn)榈诙?的材料阻塞或關(guān)閉了第一層3中物質(zhì)例如氣相中的分子可以從環(huán)境擴(kuò)散或另外轉(zhuǎn)移通過第一層3 到達(dá)基材1上的通道。因此，示出的涂層令人驚訝地為基材1提供優(yōu)良的機(jī)械和化學(xué)保護(hù)， 并且同時能夠用作例如腐蝕阻擋體和硬質(zhì)涂層。在現(xiàn)有技術(shù)的保護(hù)性涂層中，第二層5停留在孔隙7上面，并且僅僅覆蓋孔隙7和從其表面支持第一層3。這在圖7中進(jìn)行了說明。相反地，根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的保護(hù)性涂層結(jié)構(gòu)和制備保護(hù)性涂層的方法可以對基材1提供優(yōu)良的保護(hù)，即使第二層5非常薄，因?yàn)榈诙?滲透進(jìn)入孔隙7并從中加固第一層3。根據(jù)孔隙7的尺寸，即使薄的第二層5也能夠填滿孔隙7，因?yàn)轫槕?yīng)沉積的第二層 5在孔隙7的所有面上生長(圖8a)。隨著第二層5繼續(xù)生長，在孔隙7的所有面上生長的沉積物最終融合，并且孔隙7中間的空間關(guān)閉(圖8b)。這阻擋(或者阻塞)了分子能夠轉(zhuǎn)移(例如，擴(kuò)散)的可能分子通道。參見圖7、圖8a和圖8b，因此能夠理解，為了實(shí)現(xiàn)相同的阻擋作用，當(dāng)應(yīng)用本發(fā)明實(shí)施方式的保護(hù)性涂層時，在多孔第一層3上相比現(xiàn)有技術(shù)的保護(hù)性涂層較薄的第二層5是足夠的。此外，在第二層5通過依賴于根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的兩種或多種不同前體交替重復(fù)的、可能自限制性的表面反應(yīng)的方法而沉積的情況下，第二層5本身比現(xiàn)有技術(shù)的保護(hù)性涂層中的層具有較小殘留孔隙率(較少的孔隙9)。這進(jìn)一步降低了分子擴(kuò)散通過根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的保護(hù)性涂層的可能性。尤其地，ALD方法可以產(chǎn)生基本上不含孔隙9 (例如，基本上不含氣泡或殘留孔隙率)的層。
實(shí)施例通過首先通過PVD將2微米(μ m)厚的鈦-鋁-氮化物(TiAlN)第一層3涂覆在 M2鋼基材1上而制備根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式的保護(hù)性涂層。該涂覆方法是常規(guī)的PVD方法，并可以容易地被技術(shù)人員重復(fù)。隨后，將表面具有TiAlN第一層3的M2鋼基材1插入到廣泛使用的P400ALD工具(來自芬蘭Beneq Oy)的反應(yīng)室中。在將反應(yīng)室泵低至約1毫巴(mbar)的壓力后，將基材1 加熱至300°C的溫度。在這之后，基材被交替地暴露于汽化的三甲基鋁(TMA)和汽化的去離子水。在每次前體暴露之間，應(yīng)用1秒鐘的清洗期，以用氮?dú)鈱⒗缍嘤嗟那绑w和反應(yīng)副產(chǎn)物清洗出反應(yīng)室。圖9中示出了 ALD循環(huán)，其由以下組成暴露于ΤΜΑ0. 5秒鐘，接下來用氮?dú)馇逑?秒鐘(Pl)，接下來暴露于去離子H2O 0. 5秒鐘，接下來用氮?dú)庠偾逑?秒鐘(P2)。 通過交替重復(fù)的基本上自限制性表面反應(yīng)，該ALD循環(huán)被重復(fù)40次，以在鈦-鋁-氮化物 (TiAlN) PVD-沉積層上生長4納米(nm)氧化鋁(Al2O3)。上述ALD方法被廣泛使用，并可以容易地由技術(shù)人員根據(jù)本公開內(nèi)容針對不同的ALD工具進(jìn)行優(yōu)化。通過將具有M2鋼基材1、PVD_生長的TiAlN第一層3和薄的ALD-生長的Al2O3第二層5的示例性結(jié)構(gòu)引入NaCl的腐蝕水溶液(0. 15M)，電化學(xué)測試該結(jié)構(gòu)的阻擋特性。將根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的示例性結(jié)構(gòu)的腐蝕與在PVD-生長的TiAlN第一層3上沒有ALD-生長的Al2O3第二層5的另外相同結(jié)構(gòu)的腐蝕和裸M2鋼基材1相比較。圖10示出了這三種結(jié)構(gòu)的電化學(xué)腐蝕測定結(jié)果。圖10的曲線圖示出了三種測試結(jié)構(gòu)相對于電化學(xué)電池的電池電流密度“i”的電勢“E”。測試結(jié)構(gòu)的電勢參考Ag/AgCl參考電池。從圖10可以觀察到，裸M2鋼基材1 (M2)的腐蝕速率明顯高于在M2鋼基材1上具有PVD-生長的TiAlN第一層3的結(jié)構(gòu)(Μ2+ Α1Ν)的腐蝕速率。曲線圖顯示，在基材1上根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的保護(hù)性涂層(M2+TiAlN+ALD)明顯導(dǎo)致最低的腐蝕速率。另外，可以觀察到本發(fā)明實(shí)施方式的鈍化區(qū)(passivation zone)，在該鈍化區(qū)中電池電流并不作為電勢的函數(shù)而明顯變化。該鈍化區(qū)的寬度為約550mV。因此，進(jìn)一步與“M2+TiAlN”_結(jié)構(gòu)相比，添加薄的ALD-生長的Al2O3第二層5明顯降低了腐蝕速率。TiAlN涂層可以普遍用于切割工業(yè)中，其中這些涂層顯示能夠使用較高工作溫度和因此較高切割速度的特性。在TiAlN涂層中，抗腐蝕性是由于在高溫下切割過程中出現(xiàn)在表面上的Al偏析(Al-segregation)。當(dāng)根據(jù)本發(fā)明一個實(shí)施方式將TiAlN層涂覆有 Al2O3層時，并不需要等待該自然Al偏析出現(xiàn)。圖11示出了利用兩種不同涂層的磨耗試驗(yàn)測定的結(jié)果。涂層之一僅具有TiAlN第一層，而另一涂層具有根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式涂覆有 Al2O3第二層的TiAlN第一層。利用球-盤構(gòu)造的摩擦計(jì)進(jìn)行磨耗試驗(yàn)。利用恒定的滑動速度(0. 5cm/s)，并在干摩擦和輕微磨損的條件下進(jìn)行該試驗(yàn)。該試驗(yàn)的持續(xù)時間被限制為 30分鐘，這等于900m的滑動距離。使用的對應(yīng)物(counterpart)為碳化鎢針(pin)(直徑 3. 2mm)，而應(yīng)用的負(fù)荷為Fn = 3. 3N。使用的傳感器允許應(yīng)用的負(fù)荷和切向力的高精度測量 (達(dá)1.2mN)，產(chǎn)生摩擦系數(shù)值。從圖11的數(shù)據(jù)可以觀察到，僅具有TiAlN第一層的涂層的摩擦系數(shù)最初穩(wěn)定在 0. 2左右，而在1400s之后趨于上升至0. 6。此外，從圖11的數(shù)據(jù)可以觀察到，與僅TiAlN第一層相比，TiAlN第一層上的Al2O3第二層提供在開始進(jìn)行磨耗試驗(yàn)時已經(jīng)穩(wěn)定摩擦系數(shù)的另外優(yōu)勢。穩(wěn)定的摩擦系數(shù)的另外優(yōu)勢在沒有改變涂層結(jié)構(gòu)的總耐磨行為(general wear behavior)的情況下實(shí)現(xiàn)。即，Al2O3第二層填充第一層的孔隙或空洞，從而提高抗腐蝕性。除了以上實(shí)施例所公開的之外，對于各種涂層材料，天然存在許多適于ALD的其它前體。根據(jù)本公開內(nèi)容，適于通過ALD合成該材料的前體和相應(yīng)的化學(xué)以及方法對于技術(shù)人員來說是顯而易見的，在該背景下沒有被列出。不同ALD方法的化學(xué)可以在例如專利申請公開#舊2005277780和US2004043149中找到，其作為參考被補(bǔ)充到本文中。有許多存在已知ALD方法的材料的例子。這些材料包括但不限于二氧化鉿、氧化鋁、二氧化鈦、氧化鉭、氧化鈮、氧化鋅、氮化鈦、氮化鉭、鉬等等。上述材料的許多組合也可以通過ALD沉積，即使在單個方法中。根據(jù)本公開內(nèi)容，技術(shù)人員可以容易地進(jìn)行例如在納米層壓層中組合各種材料的方法。根據(jù)本公開內(nèi)容，ALD方法中的工藝參數(shù)如溫度和壓力也可以容易地改變并由技術(shù)人員針對特定的沉積材料以及為了適應(yīng)例如特殊的基材材料進(jìn)行優(yōu)化。僅作為例子，由熱ALD方法沉積的許多材料通常在150°C _500°C的基材溫度下和在壓力為0. 1亳巴-100毫巴范圍的反應(yīng)環(huán)境中被沉積。等離子體增強(qiáng)的 (Plasma-enhanced) ALD方法也可以被考慮，其沉積溫度潛在地比熱ALD方法中的沉積溫度低得多。對于一些沉積材料，也存在熱ALD方法，其中基本上自限制性的表面反應(yīng)——ALD 的特征——在100°C以下、甚至接近于室溫(25°C )的溫度就已經(jīng)能實(shí)現(xiàn)。這些材料的例子包括氧化鋁(Al2O3)和二氧化鈦(TiO2)。通過這些方法，可以在不能維持高溫的基材1，例如一些聚合物基材1上制備根據(jù)本發(fā)明實(shí)施方式的保護(hù)性涂層。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所清楚的那樣，本發(fā)明并不限于以上描述的實(shí)施例，而是所述實(shí)施方式可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)自由變化。
權(quán)利要求
1.通過在基材(1)上沉積包含基本上平行于所述基材(1)表面取向的上表面(4)的第一層( 而保護(hù)所述基材(1)免受由所述基材(1)與環(huán)境相互作用引起的影響的方法，其特征在于所述方法包括以下步驟通過使所述第一層( 暴露于兩種或多種不同前體交替重復(fù)的表面反應(yīng)而將第二層 (5)沉積在所述第一層( 上，以用所述第二層( 的材料至少部分地填充所述第一層(3) 中的孔隙(7)，所述孔隙(7)開口通至所述上表面G)，以便所述第二層(5)順應(yīng)所述孔隙 (7)的表面形狀，以及其特征在于所述第一層( 主要由鈦、鋁和氮的化合物組成，而所述第二層(5)的材料主要是金屬氧化物。
2.權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于沉積所述第二層( 包括使所述第一層(3)暴露于交替重復(fù)的基本上自限制性表面反應(yīng)，以通過原子層沉積(ALD)沉積所述第二層(5)。
3.權(quán)利要求1-2中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于由所述基材(1)與環(huán)境相互作用引起的影響是由化學(xué)作用引起的。
4.權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于由所述基材(1)和環(huán)境相互作用引起的影響是由電化學(xué)作用引起的。
5.權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于由所述基材(1)與環(huán)境相互作用引起的影響是腐蝕影響。
6.權(quán)利要求1-5中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述第二層(5)的厚度為20納米 (nm)以下。
7.權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于沉積所述第二層( 包括使所述第一層C3)暴露于三甲基鋁和水交替重復(fù)的表面反應(yīng)，以沉積氧化鋁層。
8.權(quán)利要求1-7中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述基材(1)主要由金屬組成。
9.權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其特征在于所述基材(1)包括切割工具。
10.基材(1)上的保護(hù)性涂層，用于保護(hù)基材(1)免受由所述基材(1)與環(huán)境相互作用而引起的影響，所述保護(hù)性涂層包含具有基本上平行于所述基材(1)表面取向的上表面 (4)的第一層(3)，其特征在于所述第一層C3)包含開口通至所述上表面(4)的孔隙(7)，所述保護(hù)性涂層包含所述第一層C3)上的第二層(5)，所述第二層( 的材料至少部分地填充所述第一層⑶的所述孔隙(7)，以便所述第二層(5)順應(yīng)所述孔隙(7)的表面形狀，以及其特征在于所述第一層C3)主要由鈦、鋁和氮的化合物組成，而所述第二層( 的材料主要是金屬氧化物。
11.權(quán)利要求10所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第二層(5)的厚度為20納米(nm)以下。
12.權(quán)利要求10-11中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基材(1)主要由金屬組成。
13.權(quán)利要求10-12中任一項(xiàng)所述的結(jié)構(gòu)，其特征在于所述基材(1)包括切割工具。
14.權(quán)利要求1所述的保護(hù)基材(1)免受由所述基材(1)與環(huán)境化學(xué)作用引起的影響的方法的應(yīng)用。
15.權(quán)利要求14所述的應(yīng)用，其特征在于所述化學(xué)作用是電化學(xué)作用。
16.權(quán)利要求14-15中任一項(xiàng)所述的應(yīng)用，其特征在于所述化學(xué)作用是引起腐蝕的作用。
全文摘要
通過在基材(1)上沉積包含基本上平行于基材(1)表面取向的上表面(4)的第一層(3)保護(hù)基材(1)免受由基材(1)與環(huán)境相互作用引起的影響的方法和保護(hù)性涂層。該方法包括以下步驟通過使第一層(3)暴露于兩種或多種不同前體交替重復(fù)的表面反應(yīng)而將第二層(5)沉積在第一層(3)上，以用第二層(5)的材料至少部分地填充第一層(3)中的孔隙(7)，所述孔隙(7)開口通至上表面(4)，以便第二層(5)順應(yīng)孔隙(7)的表面形狀。
文檔編號C23C16/04GK102459702SQ201080024931
公開日2012年5月16日 申請日期2010年6月1日 優(yōu)先權(quán)日2009年6月5日
發(fā)明者L·古茲曼, M·賽康恩 申請人:貝尼科公司