JPH01108164A - ジルコニア薄膜の形成方法 - Google Patents

ジルコニア薄膜の形成方法

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JPH01108164A
JPH01108164A JP62263609A JP26360987A JPH01108164A JP H01108164 A JPH01108164 A JP H01108164A JP 62263609 A JP62263609 A JP 62263609A JP 26360987 A JP26360987 A JP 26360987A JP H01108164 A JPH01108164 A JP H01108164A
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Michiyoshi Matsuki
松木 理悌
Keisuke Kobayashi
小林 啓佑
Yoshihiro Matsuoka
松岡 義洋
Katsuhiro Niwa
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] この発明は、基体上に、保護膜、誘電膜、電気絶縁膜、
圧電膜等として作用するジルコニア薄膜を形成する方法
に関する。
[従来の技術] 基体上にジルコニア薄膜を形成する方法は、いろいろ提
案されているが、いずれの方法も、均質な薄膜を得るの
が難しかったり、複雑かつ高価な装置を必要とするなど
の問題がある。
そこで、発明者らは、先に、特願昭61−160179
号発明を提案した。この発明の方法は、ジルコニウムア
ルコキシドと、エチレングリコールモノエヂルエーテル
等の溶媒との混合物を調製する工程と、この混合物に水
を加えて加水分解する工程と、基体上に上記混合物の薄
膜を形成する工程と、この薄膜を乾燥、ゲル化せしめる
工程と、ゲル化薄膜を焼成し、ジルコニア薄膜に変換す
る工程と、を含むものである。ところが、この発明の方
法は、比較的高粘度、高沸点の溶媒を使用するため、1
qられる薄膜にひび割れや厚みむらができやすく、均7
1な薄膜を得るのが難しいばかりか、乾燥工程に時間が
かかるという問題がおる。また、加水分解工程を伴うた
めに、ジルコニウムアルコキシドの量、溶媒の母や、焼
成に至るまでの各工程における湿度等の雰囲気をよほど
厳密に制御しなければ、ジルコニウムの、微粒子状の水
酸化物等が析出してぎて、やはり均質な薄膜の形成が困
難になるという問題がある。
[発明が解決しようとする問題点] この発明の目的は、従来の方法の上述した問題点を解決
し、ひびglJれや厚みむらの少ない、均質なジルコニ
ア薄膜を得る方法を提供するにある。
[問題点を解決するための手段] 上述した目的を達成するために、この発明においては、 (イ) 下記A群から選ばれた1種のジルコニウムアル
コキシドと、下記BrJから選ばれた1種の加水分解抑
制剤と、下記C群から選ばれた1種の溶媒とを少なくと
も含む混合物を調製する工程と、A群:ジルコニウムメ
トキシド ジルコニウムエトキシド ジルコニウムプロポキシド ジルコニウムブトキシド 8群:モノエタノールアミン ジェタノールアミン トリエタノールアミン 0群:メタノール エタノール プロパノール ブタノール (ロ) 基体上に上記混合物の薄膜を形成する工程と、 (ハ) 上記薄膜を乾燥し、ゲル化せしめる工程と、 (ニ) ゲル化薄膜を焼成し、ジルコニア薄膜に変換す
る工程と、 を含むジルコニア薄膜の形成方法が提供される。
以下、この発明を各工稈別にざらに詳細に説明する。
混合物の調製工程: この発明においては、まず、下記A群から選ばれた1種
のジルコニウムアルコキシドと、下記8群から選ばれた
1種の加水分解抑制剤と、下記C群から選ばれた1種の
溶媒との混合物を調製する。
加水分解抑制剤は、焼成に至るまでの各工程で、加水分
解による、ジルコニウムの微粒子状の水酸化物等が析出
するのを防止するものである。なお、A、8.C各群か
ら2種以上を選択、使用することも可能ではあるけれど
も、そうしても得られるジルコニア薄膜にほとんど優位
差はなく、コスト上昇の不都合のほうがよほど大きい。
A群:ジルコニウムメトキシド ジルコニウムエトキシド ジルコニウムプロポキシド ジルコニウムブトキシド 8群:モノエタノールアミン ジェタノールアミン トリエタノールアミン 0群:メタノール エタノール プロパツール ブタノール 上記A群のプロポキシドは、1−プロポキシド、2−プ
ロポキシドのいずれであってもよい。また、ブトキシド
は、1−ブトキシド、2−ブトキシド、イソブトキシド
、t−ブトキシドのいずれであってもよい。
また、上記0群のプロパツールは、1−プロパツール、
2−プロパツールのいずれで必ってもよい。ブタノール
は、1−ブタノール、2−ブタノール、イソブタノール
、t−ブタノールのいずれであってもよい。
ジルコニウムアルコキシド、加水分解抑制剤あよび溶媒
の混合割合は、それらの種類等によって多少異なるもの
の、ジルコニウムアルコキシドをmモル、加水分解抑制
剤をnモル、溶媒をpリットルとしたとぎ、式、 0.1≦n/m≦10 0.01≦m/p≦1 を満足するように選定するのが好ましい。n/mく0.
1では、加水分解を十分に抑制できない場合がおる。ま
た、n/m>10では、混合物の粘度が高くなり、その
取り扱いが難しくなることがある。さらに、m/p<0
.01では、溶媒が多くなりすぎて実用的でない。さら
にまた、m/p〉1では、ジルコニウムアルコキシドが
溶は残ることがある。好ましいのは、 0.5≦n/m≦3 0.05≦m/p≦0.5 の範囲である。
この発明においては、下記り群から選ばれた少なくとも
1種の金属アルコキシドをざらに混合してもよい。そう
すると、ひび割れをより完全に防止することができるよ
うになったり、ジルコニア薄膜に電解質特性をもたせる
といったことが可能になる。
D群:イツトリウムメトキシド イソトリ「クムエ1〜キシド イツトリウムプロポキシド イツトリウムブトキシド マグネシウムメトキシド マグネシウムブトキシド マグネシウムプロポキシド マグネシウムブトキシド カルシウムメトキシド力 ルシウムエトキシドカル シウムプロポキシドカル シウムブトキシド これらの金属アルコキシドは、A群のジルコニウムアル
コキシドと同様、プロポキシドは、1−プロポキシド、
2−プロポキシドのいずれであってもよい。ブトキシド
は、1−ブトキシド、2−ブトキシド、イソブトキシド
、t−ブトキシドのいずれであってもよい。
D群の金属アルコキシドをさらに併用する場合、その母
は、吊をqモルとしたとき、上述したm1n,pとの関
係において、式、 0、01≦Q/(m+q)≦0.15 0、   1  ≦ rl/(m−)−  q )  
≦ 1 00、01≦(m十〇)/p≦1 を満足する範囲であるのが好ましい。すなわら、q/ 
(m+q)<0.01では、Of用効果が−1−分に現
われないことがある。また、q/(m+q)>0.15
では、得られた薄膜のジルコニアとしての特性が損われ
ることがある。ざらに、n/(m+q)<0.1では、
B群の加水分解抑制剤による加水分解抑制効果が損われ
ることがある。
ざらにまた、n/ (m十〇)>10では、混合物の粘
度が高くなりすぎて扱いにくいことがある。
また、(m+q)/p<0.01では、溶媒の量が多く
なりすぎて実用的でない。ざらに、(m十〇)/p>1
では、A群のジルコニウムアルコキシドが溶は残ること
がある。
混合操作は、A群のジルコニウムアルコキシドと、B群
の加水分解抑制剤と、0群の溶媒とを同時に混合しても
よく、また、B群の加水分解抑制剤と0群の溶媒との混
合物にA群のジルコニウムアルコキシドを加えて混合す
.るようにしてもよい。
このとき、混合操作が完了するまでは、A群のジルコニ
ウムアルコキシドを極力湿気に晒さないようにするのが
好ましく、乾燥窒素等で置換したグラブボックス内など
で行うのが好ましい。しかしながら、それ以後の操作は
大気中で行うことができる。なお、B群の加水分解抑制
剤と0群の溶媒は、モレキュラーシーブズ等であらかじ
め脱水処理しておくのが好ましい。
得られた混合物は、透明またはほとんど透明で、A群の
ジルコニウムアルコキシドに含まれる不純物の種類と量
によって、赤色、燈色、黄色等を呈する。
混合物の薄膜形成工程: この発明にcr3いては、次に、耐熱性基体上に上記混
合物の薄膜を形成する。
基体は、後述する焼成温度に耐えるものであればよく、
材料的には、ニッケル、コバルト、クロム、チタン等の
金属またはこれらの金属を主成分とする合金や、炭素、
ケイ素などの無機物や、アルミナ、シリカ、ジルコニア
、イツトリア、窒化硼素、窒化ケイ素、炭化ケイ素、炭
化硼素等のセラミックスや、ガラスなどであればよい。
また、形状は、繊維状、フィルム状、板状、バルク状な
ど、いずれであってもよい。これらの基体は、その表面
を洗浄して油分等を除去しておいたり、研磨して表面を
平滑にしておいてもよい。
薄膜の形成は、刷毛、ローラー等による塗布や、スプレ
ーによる塗布や、混合物に基体を浸漬して引き上げるデ
イツプコート法などによることができる。なかでも、デ
イツプコート法によるのが最も好ましい。
基体上に形成した薄膜は、触れると濡れ、また基体を傾
けると流動する。
乾燥、ゲル化工程: この発明においては、次に、基体上に形成した混合物の
薄膜を乾燥し、0群の溶媒を飛散させてA群のジルコニ
ウムアルコキシドと8群の加水分解抑制剤とからなるゲ
ル化薄膜とする。
この工程は、常温で行ってもよく、また、50〜80’
C程度の恒温で行ってもよい。ざらに、1%以下の湿度
に制御されたグラブボックス内で行ってもよい。ゲル化
薄膜は、基体を傾けても流動することはないが、指で押
すと指紋がつく。わずかに黄色味を帯びていることが多
い。
焼成工程: ごの発明においては、次に、上記ゲル化薄膜を基体ごと
焼成し、ジルコニア薄膜に変換する。この焼成は、たと
えば次のようにして行う。
すなわち、ゲル化薄膜を基体ごと炉に入れ、1〜10’
C/分、好ましくは5〜b 500〜1500’C,好ましくは600〜800°C
まで胃温し、その温度に数十分から数時間保持した後、
1〜10’C/分、好ましくは5〜8°C/分の速度で
室温まで冷却することによって行う。
昇温や降温の速度があまり大きいと、得られるジルコニ
ア薄膜にひび割れ等ができることがある。
また、焼成温度は、ゲル化薄膜がジルコニア薄膜に変換
される温度で、それは上述したように50Q〜1500
℃、好ましくは600〜800’Cである。
次に、実施例に基いてこの発明をざらに詳細に説明する
実施例1 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スターラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
0.01モルのモノエタノールアミンと、0.1リツト
ルのメタノールとを1時間混合し、混合物を調製した。
一方、長さ4Qmm、幅1Qmm、厚み0.5mmノ石
英ガラス板を、トリクレン、アセトン、エタノール、純
水を順次用いてそれぞれ3分づつ超音波洗浄し、最後に
高純度乾燥窒素を吹き付けて乾燥した。
次に、上記混合物に上記石英ガラス板を浸漬し、1分後
、垂直に10cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス板
上に混合物の薄膜を形成した。
次に、上記薄膜を50’Cの恒温炉中で1時間乾燥し、
ゲル化させた。
次に、ゲル化薄膜を石英ガラス板ごと電気炉に入れ、6
°C/分の速度で700’Cまで昇温し、その温度に1
時間保持した後、6°C/分の速度で室温まで降温し、
石英ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジルコ
ニア薄膜を得た。
得られたジルコニア薄膜を、光学顕微鏡を用いて600
倍で観察したところ、ひび割れ等は全く認められなかっ
た。また、X線回折法を用いて分析したところ、2θ=
300の位置にジルコニアのピークが認められ、ジルコ
ニアに変換されていることが確認された。
実施例2 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウムエトキシ
ドを用いたほかは実施例1と全く同様にして、ジルコニ
ア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例1で得られたものと同様
、極めて均質でめった。
実施例3 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム2−プロ
ポキシドを用いたほかは実施例1と全く同様にして、ジ
ルコニア薄膜を19だ。
このジルコニア薄膜も、実施例1で得られたものと同様
、極めて均質であった。
実施例4 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム1−ブト
キシドを用いたほかは実施例1と全く同様にして、ジル
コニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例1で得られたものと同様
、極めて均質であった。
実施例5 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スターラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
0.01モルのジェタノールアミンと、0.1リツトル
のメタノールとを1時間混合し、混合物を調製した。
一方、長さ4Qmm、幅I Qmm、 VみQ、5mm
の石英ガラス板を、トリクレン、アセトン、エタノール
、純水を順次用いてそれぞれ3分づつ超音波洗浄し、最
後に高純度乾燥窒素を吹き付けて乾燥した。
次に、上記混合物に上記石英ガラス板を浸漬し、1分後
、垂直に10Cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス板
上に混合物の薄膜を形成した。
次に、上記薄膜を50℃の恒温炉中で1時間乾燥し、ゲ
ル化させた。
次に、ゲル化薄膜を石英ガラス板ごと電気炉に入れ、6
℃/分の速度で700℃まで界温し、その温度に1時間
保持した後、6°C/分の速度で室温まで降温し、石英
ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジルコニア
薄膜を得た。
得られたジルコニア薄膜を、光学顕微鏡を用いて600
倍でI2察したところ、ひび割れ等は全く認められなか
った。また、X線回折法を用いて分析したところ、2θ
−30’の位置にジルコニアのピークが認められ、ジル
コニアに変換されていることが確認された。
X厘盟屋 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウムエトキシ
ドを用いたほかは実施例5と全く同様にして、ジルコニ
ア薄膜を4qた。
このジルコニア薄膜も、実施例5で得られたものと同様
、極めて均質であった。
実施例7 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム2−プロ
ポキシドを用いたほかは実施例5と全く同様にして、ジ
ルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例5で得られたものと同様
、極めて均質であった。
丈旌盟旦 ジルコニウムエトキシドに代えてジルコニウム1−ブト
キシドを用いたほかは実施例5と全く同様にして、ジル
コニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜゛b、実施例5で得られたものと同
様、極めて均質であった。
史旭■ユ 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スターラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
0.01モルのトリエタノールアミンと、0.1リツト
ルのメタノールとを1時間混合し、混合物を調製した。
一方、長さ40mm、幅1Qmm、厚み0.5mmの石
英ガラス板を、トリクレン、アセトン、エタノール、純
水を順次用いてそれぞれ3分づつ超音波洗浄し、最後に
高純度乾燥窒素を吹き付けて乾燥しlこ。
次に1.上記混合物に上記石英ガラス板を浸漬し、1分
後、垂直に10Cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス
板上に混合物の薄膜を形成した。
次に、上記薄膜を50℃の恒温炉中で1時間乾燥し、ゲ
ル化させた。
次に、ゲル化薄膜を石英ガラス板ごと電気炉に′入れ、
6°C/分の速度で700℃まで昇温し、その温度に1
04間保持した後、6℃/分の速度で室温まで降温し、
石英ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジルコ
ニア薄膜をj′:′Iた。
得られたジルコニア簿膜を、光学顕微鏡を用いて600
倍で観察したところ、ひび割れ等は全く認められなかっ
た。また、X線回折法を用いて分析したところ、2θ=
30°の位置にジルコニアのピークが認められ、ジルコ
ニアに変換されていることが確認された。
実施例10 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウムエトキシ
ドを用いたほかは実施例9と全く同様にして、ジルコニ
ア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例9で得られたものと同様
、極めて均質でめった。
実施例11 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム2−プロ
ポキシドを用いたほかは実施例9と全く同様にして、ジ
ルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例9で得られたものと同様
、極めて均質であった。
実施例12 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム1−1ト
キシドを用いたほかは実施例9と全く同様にして、ジル
コニアRvを得た。
このジルコニア薄膜も、実施例9で得られたものと同様
、極めて均質であった。
実施例13 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スターラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
O,O’1モルのモノエタノールアミンと、0.1リッ
1−ルのエタノールとを1時間混合し、混合物を調製し
た。
一方、長さ4Qmm、幅10mm、厚みQ、5mm(7
)石英ガラス板を、トリクレン、アセ1〜ン、エタノー
ル、純水を順次用いてそれぞれ3分づつ超音波洗浄し、
最後に高純度乾燥窒素を吹きイ」けて乾燥した。
次に、上記混合物に石英ガラス板を浸漬し、1分後、垂
直に10cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス板上に
混合物の薄膜を形成した。
次に、上記薄膜を50’Cの恒温炉中で1時間乾燥し、
ゲル化させた。
次に、ゲル化薄膜を石英カラス板ごと電気炉に入れ、6
℃/分の速度で700 ’Cまで背温し、その温度に1
時間保持した後、6℃/分の速度で室温まで降温し、石
英ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジルコニ
ア薄膜を得た。
得られたジルコニア薄膜を、光学顕微鏡を用いて600
倍で観察したところ、ひび割れ等は全く認められなかっ
た。また、X線回折法を用いて分析したところ、2θ=
300の位置にジルコニアのピークが認められ、ジルコ
ニアに変換されていることが確認された。
実施例14 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウムエトキシ
ドを用いたほかは実施例13と全く同様にして、ジルコ
ニア薄膜を冑た。
このジルコニア薄膜も、実施例13で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例15 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム2−プロ
ポキシドを用いたほかは実施例13と全く同様にして、
ジルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例13で(qられたものと
同様、極めて均質でめった。
実施例16 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム1−ブト
キシドを用いたほかは実施例13と全く同様にして、ジ
ルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例13で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例17 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スターラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
0.01モルのジェタノールアミンと、0.1リツトル
のエタノールとを1時間混合し、混合物を調製した。
一方、長さ40mm、幅10mm、厚みQ、5mmの′
EJ英ガラス板を、トリクレン、アセトン、エタノール
、純水を順次用いてそれぞれ3分づつ超音波洗浄し、最
後に高純度乾燥窒素を吹ぎイ」けて乾燥した。
次に、上記混合物に石英ガラス板を浸漬し、1分後、垂
直に10cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス板上に
混合物の薄膜を形成した。
次に、上記薄膜を50’Cの恒温炉中で1時間乾燥し、
ゲル化させた。
次に、ゲル化薄膜を石英ガラス板ごと電気炉に入れ、6
°C/分の速度で700’Cまで昇温し、その温度に1
時間保持した後、6℃/分の速度で室温まで降温し、石
英ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジルコニ
ア薄膜を19だ。
17られたジルコニア薄膜を、光学顕微鏡を用いて60
0倍で観察したところ、ひび割れ等は全く認められなか
った。また、X線回折法を用いて分析したところ、20
=30°の位置にジルコニアのピークが認められ、ジル
コニアに変換されていることが確認された。
実施例18 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム工l〜キ
シドを用いたほかは実施例17と全く同様にして、ジル
コニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例17で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例19 シルコニ、ラムメトキシドに代えてジルコニウム2−プ
ロポキシドを用いたほかは実施例17と全く同様にして
、ジルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例17で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例20 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム1−ブト
キシドを用いたほかは実施例17と全く同様にして、ジ
ルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例17で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例21 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スターラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
0.01モルの1〜リエタノールアミンと、0.1リツ
トルのエタノールとを1時間混合し、混合物を調製した
一方、長640mm、幅101IIIIl、厚みQ、5
mmの石英ガラス板を、トリクレン、アセトン、エタノ
ール、純水を順次用いてそれぞれ3分づつ超音波洗浄し
、最後に高純度乾燥窒素を吹き付けて乾燥した。
次に、−り2混合物に上記石英ガラス板を浸清し、1分
後、垂直に10Cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス
板上に混合物の薄膜を形成した。
次に、上記薄膜を50℃の恒温炉中で1時間乾燥し、ゲ
ル化させた。
次に、ゲル化薄膜を石英ガラス板ごと電気炉に入れ、6
°C/分の速度で700 ’Cまで昇温し、その温度に
1時間保持した後、6℃/分の速度で室温まで降温し、
石英ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジルコ
ニア薄膜を1qた。
得られたジルコニア薄膜を、光学顕微鏡を用いて600
倍でN’Ctしたところ、ひび割れ等は全く認められな
かった。また、X線回折法を用いて分析したところ、2
θ=30°の位置にジルコニアのピークが認められ、ジ
ルコニアに変換されていることが確認された。
実施例22 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウムエトキシ
ドを用いたほかは実施例21と全く同様にして、ジルコ
ニア薄膜を得た。
このジルコニアg膜も、実施例21で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例23 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム2−プロ
ポキシドを用いたほかは実施例21と全く同様にして、
ジルコニアB膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例21で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例24 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム1−ブト
キシドを用いたほかは実施例21と全く同様にして、ジ
ルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例21で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例25 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スターラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
0.01モルのモノエタノールアミンと、0.1リツト
ルの2−プロパツールとを1時間混合し、混合物を調製
した。
一方、長さ40mm、幅10mm、厚みQ、5mmの石
英ガラス板を、トリクレン、アセトン、エタノール、純
水を順次用いてそれぞれ3分づつ超音波洗浄し、最後に
高純度乾燥窒素を吹き付けて乾燥した。
次に、上記混合物に上記石英ガラス板を浸漬し、1分後
、垂直に10Cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス板
上に混合物の薄膜を形成した。
次に、上記薄膜を50’Cの恒温炉中で114間乾燥し
、ゲル化させた。
次に、ゲル化薄膜を石英ガラス板ごと電気炉に入れ、6
℃/分の速度で700’Cまで昇温し、その′gn度に
1時間保持した俊、6℃/分の速度で室)Ωまで降温し
、石英ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジル
コニア薄膜を得た。
得られたジルコニア薄膜を、光学顕微鏡を用いて600
倍でI2察したところ、ひび割れ等は全く認められなか
った。また、X線回折法を用いて分析したところ、2θ
=300の位置にジルコニアのピークが認められ、ジル
コニアに変換されていることが確認された。
実施例26 ジルコニウムメトキシドに代えてシルコニ1クムエトキ
シドを用いたほかは実施例25と全く同様にして、ジル
コニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例25て17られたものと
同様、極めて均質であった。
実施例27 ジルコニウムエトキシドに代えてジルコニウム2−プロ
ポキシドを用いたほかは実施例25と全く同様にして、
ジルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例25て得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例28 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウムゴーブト
キシドを用いたほかは実施例25と全く同様にして、ジ
ルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例25で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例29 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スターラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
0.01モルのジェタノールアミンと、0.1リツトル
の2−プロパツールとを1時間混合し、混合物を調製し
た。
一方、長さ4Qmm、幅10mm、厚みQ、5mmの石
英ガラス板を、l〜リクレン、アセトン、エタノール、
純水を順次用いてそれぞれ3分づつ超音波法2?’L、
最後に高jj[i度乾燥窒素を吹き付け°C乾燥した。
次に、上記混合物に上記ロ英ガラス板を浸油し、1分後
、垂直に10Cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス板
上に混合物の簿膜を形成した。
次に、上記薄膜を50℃の恒温炉中で1時間乾燥し、ゲ
ル化させた。
次に、ゲル化薄膜を石英ガラス板ごと電気炉に入れ、6
℃/分の速度で700’Cまで昇温し、その温度に1時
間保持した俊、6°C/分の速度で室温まで降温し、石
英ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジルコニ
ア薄膜を得た。
得られたジルコニア薄膜を、光学顕微鏡を用いて600
倍で観察したところ、ひびvlれ笠は全く認められなか
った。また、X線回折法を用いて分析したところ、2θ
=300の位置にジルコニアのピークが認められ、ジル
コニアに変換されていることが確認された。
実施例30 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウムエトキシ
ドを用いたほかは実施例29と全く回1着にして、ジル
コニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例29で得られたものと同
様、極めて均7/iてあった。
実施例31 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム2−プロ
ポキシドを用いたほかは実施例29と全く同様にして、
ジルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例29で得られたものと同
様、極めて均質でめった。
実施例32 ジルコニウムメ1〜キシドに代えてジルコニウム1−ブ
トキシドを用いたほかは実施例29と全く同様にして、
ジルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例29で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例33 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スターラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
0.01モルのトリエタノールアミンと、0.1リツト
ルの2−プロパツールとを1時間混合し、混合物を調製
した。
一方、長さ4膜mm、幅’lQmm、厚みQ、5mmの
石英ガラス板を、トリクレン、アセトン、エタノール、
純水を順次用いてそれぞれ3膜分づつ超音波洗浄し、最
後に高純度乾燥窒素を吹き付けて乾燥した。
次に、上記混合物に上記石英ガラス板を浸漬し、1分後
、垂直に10cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス板
上に混合物の薄膜を形成した。
次に、上記薄膜を50℃の恒温炉中で10)間屹燥し、
ゲル化させた。
次に、ゲル化8膜を石英ガラス板ごと電気炉に入れ、6
°C/分の速度で700℃まで昇温し、その温度に1時
間保持した俊、6°C/分の速度で室温まで降温し、石
英ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジルコニ
ア薄膜を得た。
jqられたジルコニア薄膜を、光学顕微鏡を用いて60
0倍で観察したところ、ひび割れ等は全く認められなか
った。また、X線回折法を用いて分析したところ、2θ
−30’の位置にジルコニアのピークが認められ、ジル
コニアに変換されていることが確認された。
実施例34 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウムエトキシ
ドを用いたほかは実施例33と全く同様にして、ジルコ
ニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例33で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例35 ジルコニウムメ1〜キシドに代えてジルコニウム2−プ
ロポキシドを用いたほかは実施例33と全く同様にして
、ジルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例33で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例36 ジルコニウムエトキシドに代えてジルコニウム1−71
ヘキシドを用いたほかは実施例33と全く同様にして、
ジルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例33で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例37 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スクーラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
0.01モルのモノエタノールアミンと、0.1リツト
ルの1−ブタノールとを1時間混合し、混合物を調製し
た。
一方、長さ4膜mm、幅1Qmm、厚みQ、5mmの石
英ガラス板を、トリクレン、アセトン、エタノール、純
水を順次用いてそれぞれ3分づつ超音波洗浄し、最後に
高IT!度乾燥窒素を吹き付けt乾燥した。
次に、上記混合物に上記石英ガラス板を浸清し、1分後
、垂直に10cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス板
上に混合物の薄膜を形成した。
次に、上記薄膜を50℃の恒温炉中で1時間乾燥し、ゲ
ル化させた。
次に、ゲル化薄膜を石英ガラス板ごと電気炉に入れ、6
°C/分の速度で700 ’Cまで昇温し、その温度に
1時間保持した後、6°C/分の速度で室温まで降温し
、石英ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジル
コニア薄膜を得た。
得られたジルコニア薄膜を、光学顕微鏡を用いて600
倍で観察したところ、ひび割れ等は全く認められなかっ
た。また、X線回折法を用いて分析したところ、2θ=
30°の位置にジルコニアのピークが認められ、ジルコ
ニアに変換されていることが確認された。
実施例38 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウムエトキシ
ドを用いたほかは実施例37と全く同様にして、ジルコ
ニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例37で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例39 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム2−プロ
ポキシドを用いたほかは実施例37と全く同様にして、
ジルコニア薄膜を10だ。
このジルコニア薄膜も、実施例37で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例40 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム1−ブト
キシドを用いたほかは実施例37と全く同様にして、ジ
ルコニア薄膜を17だ。
このジルコニア薄膜も、実施例37で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例41 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スターラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
0.01モルのジェタノールアミンと、0.1リツトル
の1−ブタノールとを1時間混合し、混合物を調製した
一方、長さ4Qmm、幅1Qmm、厚みQ、5mmの石
英ガラス板を、トリクレン、アセトン、エタノール、純
水を順次用いてそれぞれ3分づつ超音波洗浄し、最後に
高純度乾燥窒素を吹き付【プて乾燥し1こ。
次に、上記混合物に上記石英ガラス板を浸)肖し、1分
後、垂直に10Cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス
板上に混合物の薄膜を形成した。
次に、上記薄膜を50’Cの恒温炉中で10.1間乾燥
し、ゲル化させた。
次に、ゲル化薄膜を石英カラス板ごと電気炉に入れ、6
°C/分の速度で700 ’Cまで1温し、その温度に
1時間保持した後、6°C/分の速1宴で室温まで降温
し、石英ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジ
ルコニア薄膜を19だ。
得られたジルコニア薄膜を、光学顕微鏡を用いて600
倍で観察したところ、ひび割れ等は全く認められなかっ
た。また、X線回折法を用いて分析したところ、2θ=
300の位置にジルコニアのピークが認められ、ジルコ
ニアに変換されていることが確認された。
実施例42 ジルコニウムエトキシドに代えてジルコニウムエトキシ
ドを用いたほかは実施例41と全く同様にして、ジルコ
ニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例41で17られたものと
同様、極めて均質でめった。
実施例43 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム2−プロ
ポキシドを用いたほかは実施例/11と全く同様にして
、ジルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例41で得られたものと同
様、極めて均質でめった。
実施例44 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム1−ブト
キシドを用いたほかは実施例41と全く同様にして、ジ
ルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例41で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例45 乾燥窒素を流しているグラブボックス内で、スターラー
を用いて、0.01モルのジルコニウムメトキシドと、
0.01モルのトリエタノールアミンと、0.1リツト
ルの1−ブタノールとを1時間混合し、混合物を調製し
た。
一方、長ざ4Qmm、幅1Qmm、厚みQ、5mmの石
英ガラス板を、トリクレン、アセトン、エタノール、純
水を順次用いてそれぞれ3分づつ超音波洗浄し、最後に
高純度乾燥窒素を吹き付けて乾燥した。
次に、上記混合物に上記石英ガラス板を浸漬し、1分後
、垂直に10cm/分の速度で引き上げ、石英ガラス板
上に混合物の薄膜を形成した。
次に、上記薄膜を50’Cの恒温炉中で10,1間乾燥
し、ゲル化させた。
次に、ゲル化薄膜を石英ガラス板ごと電気炉に入れ、6
°C/分の速度で700′Cまで昇温し、その温度に1
時間保持した後、6℃/分の速度で室温まで降温し、石
英ガラス上に、透明で、わずかに灰色がかったジルコニ
ア薄膜を得た。
得られたジルコニア薄膜を、光学顕微鏡を用いて600
倍でI2察したところ、ひび割れ等は全く認められなか
った。また、X線回折法を用いて分析したところ、2θ
=300の位置にジルコニアのピークが認められ、ジル
コニアに変換されていることが確認された。
実施例46 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウムエトキシ
ドを用いたほかは実施例45と全く同様にして、ジルコ
ニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例45でjqられたものと
同様、極めて均質であった。
実施例47 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム2−プロ
ポキシドを用いたほかは実施例45と全く同様にして、
ジルコニア薄膜を得た。
このジルコニア薄膜も、実施例45で得られたものと同
様、極めて均質であった。
実施例48 ジルコニウムメトキシドに代えてジルコニウム1−ブト
キシドを用いたほかは実施例45と全く同様にして、ジ
ルコニア薄膜を17だ。
このジルコニア薄゛膜も、実施例45で得られたものと
同様、極めて均質であった。
[発明の効果コ この発明は、メタノール、エタノール、プロパツール、
ブタノールという、比較的低粘度、低沸点の溶媒を使用
するため、得られるジルコニア薄膜にひび割れや厚みむ
らができにくく、均質なジルコニア薄膜が得られるばか
りか、乾燥工程が短くてすむ。また、加水分解工程を伴
わないので、上述した従来の方法の問題点であった、焼
成に至るまでの各工程で、ジルコニウムの、微粒子状の
水酸化物等が析出して均質なジルコニア薄膜の形成が困
難になるといった不都合を防止することができるように
なる。しかも、ジルコニアの特長である耐熱性、耐食性
、耐摩耗性、表面平滑性、電気絶縁性、誘電性、イオン
導電性等の特性が10ねれることもない。
この発明の方法は、上述した特長から、たとえば、ガス
タービンブレードや電磁流体発電機のケーシング等の構
造部材に耐蝕性や耐熱性(J与を目的としてジルコニア
薄膜を形成したり、プリンターヘッドや磁気ヘッド基板
、II板等に耐熱性、電気絶縁性付与を目的としてジル
コニア薄膜を形成したり、燃料電池や酸素センサ等にお
いて電解質特性を付与する目的でジルコニア薄膜を形成
したり、歪ゲージ基板に圧電性を付与する目的でジルコ
ニア薄膜を形成したり、スピーカー振動板に圧電性や剛
性を付与する目的でジルコニア薄膜を形成したりするよ
うな場合に使用することができる。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (イ)下記A群から選ばれた1種のジルコニウムアルコ
    キシドと、下記B群から選ばれた1種の加水分解抑制剤
    と、下記C群から選ばれた1種の溶媒とを少なくとも含
    む混合物を調製する工程と、A群:ジルコニウムメトキ
    シド ジルコニウムエトキシド ジルコニウムプロポキシド ジルコニウムブトキシド B群:モノエタノールアミン ジエタノールアミン トリエタノールアミン C群:メタノール エタノール プロパノール ブタノール (ロ)基体上に前記混合物の薄膜を形成する工程と、 (ハ)前記薄膜を乾燥し、ゲル化せしめる工程と、 (ニ)ゲル化薄膜を焼成し、ジルコニア薄膜に変換する
    工程と、 を含むジルコニア薄膜の形成方法。
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US7754660B2 (en) 2007-12-18 2010-07-13 E.I. Du Pont De Nemours And Company Process to prepare zirconium-based cross-linker compositions and their use in oil field applications

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