本發(fā)明屬于六方氮化硼制備及防水垢，尤其涉及一種不銹鋼表面制備六方氮化硼薄膜及減少水垢生成的方法。

背景技術(shù)：

1、水垢是由于水中所含鈣、鎂等的鹽類受熱析出并粘結(jié)于材料表面而形成。水垢的存在極大地影響材料界面?zhèn)鬟f過程，從而造成材料的嚴(yán)重性能下降。不銹鋼是應(yīng)用十分廣泛的金屬合金材料，常被應(yīng)用于輸送管道、熱交換器、建筑材料、廚衛(wèi)電器等。由于不銹鋼部件多長期處于高溫、酸堿、濕熱等水性環(huán)境中，結(jié)垢問題十分嚴(yán)重，導(dǎo)致其性能、使用壽命等大大衰減。因此，開發(fā)抗結(jié)垢材料，減少不銹鋼表面水垢生成具有重要意義。

2、六方氮化硼是由氮原子和硼原子按照sp2雜化方式構(gòu)成，獨特的結(jié)構(gòu)使其具有良好的機械強度、電絕緣性、導(dǎo)熱性、化學(xué)穩(wěn)定性等優(yōu)良性質(zhì)。更重要的是，六方氮化硼還具備原子級平滑的表面且無懸掛鍵以及陷阱電荷、極強的疏水性，在防腐防垢領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。因此實現(xiàn)不銹鋼表面六方氮化硼薄膜的直接生長有望解決結(jié)垢嚴(yán)重的問題。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的在于提供一種工藝簡單、重復(fù)性好、可控性強的在不銹鋼表面制備六方氮化硼薄膜的方法，同時提供一種低成本、穩(wěn)定好、清潔無污染的減少不銹鋼表面水垢生成的方法。

2、根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種不銹鋼表面制備六方氮化硼薄膜的方法。

3、采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，該設(shè)備沿氣體流入的方向分別依次包含前驅(qū)體加熱帶、單溫區(qū)管式爐、等離子體發(fā)生器、真空泵。

4、制備的具體步驟如下：

5、s1：將不銹鋼襯底置于單溫區(qū)管式爐中心區(qū)域，六方氮化硼的前驅(qū)體置于加熱帶中心區(qū)域，預(yù)抽真空至1pa以下；

6、s2：通入氮氣和氫氣，然后將管式爐加熱至目標(biāo)溫度1；

7、s3：打開等離子體發(fā)生器并調(diào)節(jié)功率，對不銹鋼襯底表面進行預(yù)處理；

8、s4：將加熱帶升溫至目標(biāo)溫度2，開始生長六方氮化硼；

9、s5：關(guān)閉等離子體發(fā)生器，降溫，在不銹鋼表面得到六方氮化硼薄膜。

10、作為優(yōu)選，所述單溫區(qū)管式爐中心與加熱帶中心間距為45～60cm；單溫區(qū)管式爐中心與等離子體發(fā)生器中心間距為35～50cm。

11、作為優(yōu)選，所述前驅(qū)體為純度大于90％的氨硼烷絡(luò)合物，質(zhì)量為10～300mg。

12、作為優(yōu)選，所述氮氣流量為5～100sccm，氫氣流量為5～100sccm，目標(biāo)溫度1為400～1000℃，等離子體發(fā)生器功率為30～150w，等離子體發(fā)生器對不銹鋼襯底表面進行預(yù)處理時間為5～15min，目標(biāo)溫度2為65～90℃，生長時間為5～30min。

13、本發(fā)明所直接生長六方氮化硼薄膜用于減少水垢生成。

14、根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，還提供了一種減少不銹鋼表面水垢生成的方法，即根據(jù)如上任一項所述方法在不銹鋼表面制備一層六方氮化硼薄膜。

15、本方法的優(yōu)點是：

16、1.本方法制備工藝簡單、重復(fù)性好、可控性強，所制得的六方氮化硼薄膜均勻性好、缺陷少、質(zhì)量高。

17、2.本方法利用直接生長六方氮化硼薄膜達到減少水垢生成的效果，成本低、穩(wěn)定好、清潔無污染，同時表面生成的水垢可以更加輕松去除。

技術(shù)特征：

1.一種不銹鋼表面制備六方氮化硼薄膜的方法，其特征在于，使用等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備，該設(shè)備沿氣體流入的方向依次設(shè)置前驅(qū)體加熱帶、單溫區(qū)管式爐、等離子體發(fā)生器、真空泵；

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼表面制備六方氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述單溫區(qū)管式爐中心與加熱帶中心間距為45～60cm；所述單溫區(qū)管式爐中心與等離子體發(fā)生器中心間距為35～50cm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼表面制備六方氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述前驅(qū)體為純度大于90％的氨硼烷絡(luò)合物。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種不銹鋼表面制備六方氮化硼薄膜的方法，其特征在于，所述氮氣流量為5～100sccm，氫氣流量為5～100sccm，目標(biāo)溫度1為400～1000℃，等離子體發(fā)生器功率為30～150w，等離子體發(fā)生器對不銹鋼襯底表面進行預(yù)處理時間為5～15min，目標(biāo)溫度2為65～90℃，生長時間為5～30min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法在不銹鋼表面得到六方氮化硼薄膜。

6.一種減少不銹鋼表面水垢生成的方法，其特征在于，根據(jù)權(quán)利要求1-4任一項所述的方法在不銹鋼表面制備一層六方氮化硼薄膜減少水垢生成。

技術(shù)總結(jié)
一種不銹鋼表面制備六方氮化硼薄膜及減少水垢生成的方法，屬于六方氮化硼制備及防水垢技術(shù)領(lǐng)域。所述方法采用等離子體增強化學(xué)氣相沉積設(shè)備制備六方氮化硼，具體步驟為：將不銹鋼襯底和前驅(qū)體分別依次置于管式爐和加熱帶中心區(qū)域，預(yù)抽真空至1Pa以下；通入氮氣和氫氣，然后將管式爐加熱至目標(biāo)溫度1；打開等離子體發(fā)生器并調(diào)節(jié)功率，對不銹鋼襯底表面進行預(yù)處理；將加熱帶升溫至目標(biāo)溫度2，開始生長六方氮化硼；關(guān)閉等離子體發(fā)生器，降溫，在不銹鋼表面得到六方氮化硼薄膜。該六方氮化硼薄膜具有減少水垢生成的效果。本方法制備六方氮化硼薄膜工藝簡單、重復(fù)性好、可控性強，除垢成本低、穩(wěn)定好、清潔無污染。

技術(shù)研發(fā)人員：孟軍華,張立盛,石義鳴,劉文康,王旭浩
受保護的技術(shù)使用者：北京工業(yè)大學(xué)
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/6/26