In den letzten Jahren sind die Anforderungen an die Materialleistung im industriellen und technologischen Bereich immer weiter gestiegen harte dünne Filme haben in vielen Anwendungen einzigartige Vorteile gezeigt. Insbesondere die chemische Korrosionsbeständigkeit harter Dünnschichten ist zu einem heißen Thema in Forschung und Anwendung geworden. Harte dünne Filme, die gegen chemische Korrosion beständig sind, werden häufig in der Luft- und Raumfahrt-, Elektronik-, medizinischen Instrumenten- und Chemieindustrie eingesetzt und erhöhen die Lebensdauer und Zuverlässigkeit von Produkten erheblich.
Die chemische Korrosionsbeständigkeit harter Dünnfilme hängt hauptsächlich von der chemischen Zusammensetzung, Struktur und dem Herstellungsprozess der Filmmaterialien ab. Zu den gängigen Materialien für chemisch korrosionsbeständige harte Dünnfilme gehören Titannitrid (TiN), Aluminiumoxid (Al2O3), Chromnitrid (CrN) und Diamantfilme. Diese Materialien zeichnen sich durch hohe Härte, gute chemische Stabilität und Beständigkeit gegenüber hohen Temperaturen aus und widerstehen wirksam der Erosion durch Säuren, Laugen, Salze und andere chemische Reagenzien.
Chemisch korrosionsbeständige harte Dünnfilme müssen eine ausgezeichnete chemische Stabilität, mechanische Festigkeit und thermische Stabilität aufweisen. Das Filmmaterial sollte der Erosion durch starke Säuren, Laugen und andere chemische Reagenzien widerstehen und langfristig stabile physikalische und chemische Eigenschaften beibehalten. Der Film sollte eine hohe Härte aufweisen, um mechanischem Verschleiß und Stößen standzuhalten. Zwischen der Folie und dem Untergrund sollte eine gute Haftung bestehen, um Abblättern und Rissbildung zu verhindern. Der Film sollte bei hohen Temperaturen stabil bleiben, ohne zu erweichen, sich zu zersetzen oder zu oxidieren.
Die Herstellungsprozesse chemisch korrosionsbeständiger harter Dünnschichten umfassen hauptsächlich chemische Gasphasenabscheidung (CVD), physikalische Gasphasenabscheidung (PVD) und Sputtern. Filme werden gebildet, indem Gase, die Filmmaterialbestandteile enthalten, bei hohen Temperaturen zersetzt und auf der Substratoberfläche abgeschieden werden. Beispielsweise werden Titannitridfilme üblicherweise mit der CVD-Methode hergestellt. Das Filmmaterial wird durch physikalische Prozesse auf der Substratoberfläche abgeschieden. Zu den PVD-Methoden gehören Vakuumverdampfung und Sputtern, die üblicherweise zur Herstellung von Chromnitridfilmen und Diamantfilmen verwendet werden. Durch den Ionenbeschuss des Targetmaterials werden Atome herausgesputtert und auf der Substratoberfläche abgelagert, um den Film zu bilden. Dieses Verfahren wird üblicherweise zur Herstellung chemisch korrosionsbeständiger Filme mit hoher Dichte und Gleichmäßigkeit verwendet.
Aufgrund der kontinuierlich steigenden industriellen Nachfrage können chemisch korrosionsbeständige Einzelfunktionsfolien den Anforderungen komplexer Anwendungsumgebungen nicht mehr gerecht werden. Daher ist die Entwicklung funktionaler, chemisch korrosionsbeständiger harter Dünnfilme zu einem Forschungsschwerpunkt geworden. Diese Funktionsfilme weisen nicht nur eine hervorragende chemische Korrosionsbeständigkeit auf, sondern erfüllen auch mehrere Funktionen wie Selbstreinigung, antibakterielle Eigenschaften und Leitfähigkeit.
Durch die Einführung von Nanostrukturen auf der Folienoberfläche erhält die Folie hydrophobe oder hydrophile Eigenschaften und ermöglicht so selbstreinigende Funktionen, die in Bereichen wie Photovoltaikmodulen und Baumaterialien weit verbreitet sind. Durch die Zugabe antibakterieller Metalle wie Silber und Kupfer erhält die Folie bakterizide und bakteriostatische Funktionen und eignet sich für medizinische Instrumente und die Lebensmittelverpackungsindustrie. Durch die Dotierung des Films mit leitfähigen Materialien wird die Leitfähigkeit des Films verbessert, was häufig in elektronischen Geräten und Sensorbereichen eingesetzt wird.
Chemisch korrosionsbeständige harte Dünnfilme spielen in der modernen Industrie eine wichtige Rolle und bieten mit ihrer hervorragenden Leistung zuverlässigen Schutz für verschiedene Geräte und Geräte. Mit der kontinuierlichen Weiterentwicklung der Technologie werden sich die Leistungs- und Anwendungsbereiche chemisch korrosionsbeständiger harter Dünnschichten in Zukunft weiter erweitern. Insbesondere die Entwicklung funktionaler harter Dünnfilme wird mehr Möglichkeiten für High-End-Fertigungs- und Spitzentechnologiebereiche bieten. Gleichzeitig wird eine eingehende Forschung zu den Herstellungsprozessen und Oberflächenmodifizierungstechnologien chemisch korrosionsbeständiger harter Dünnfilme dazu beitragen, ihre breiteren industriellen Anwendungen zu erreichen.
