氢渗透阻挡物的制备方法，包括以下步骤a)在基体(SUB)上沉积包括至少一个层(L1；L2；L3)的层系统(LS)；其特征在于步骤a)包括以下步骤：b)沉积至少一个包括至少三元氧化物的氢阻挡层(HPBL)。该装置包括可密封的容积和形成限定所述容积的边界的至少一部分的壁，其中所述壁包括氢渗透阻挡物，其包括包含至少一个层的层系统，其中所述层系统包括至少一个包括至少三元氧化物的氢阻挡层(HPBL)。优选地，所述至少三元氧化物基本上由Al、Cr和O组成，所述沉积所述至少一个氢阻挡层(HPBL)是使用物理气相沉积方法(特别是阴极电弧蒸发方法)进行的。优选地，步骤a)包括在所述基体(SUB)上沉积以下中的至少一个：粘合层(AdhL)、氢储存层(HStL)、保护层(ProtL)(特别是热阻挡层(ThBL)、扩散阻挡层(DBL)、氧化阻挡层(OxBL)、化学阻挡层(ChBL)、耐磨损层(WRL))。能够实现优良的氢渗透阻挡性质，能够根据预期应用的需要调节该层系统。
【技术实现步骤摘要】
【专利说明】渗透阻挡层 专利
本专利技术总的设及阻挡层的领域，阻挡层是在将该层施加到其上时能够降低材料对 于特定物质的渗透率的层.更特别地，本专利技术设及氨渗透阻挡物，其大大降低了该氨渗透阻 挡物施加在其上的物质的氨渗透率。甚至更特别地，本专利技术设及氨的储存和输送，特别用于 其中产生、转化、利用或储存能量的应用。 ^^^所用的术语"氨"包括氨的^种同位素中的任意种:1山化(気)和31'(氣）。 "氨阻挡层"或"氨渗透阻挡层"是防止或大大妨碍氨通过其输送的层。专利技术背景 在所有设及氨制备和利用的潜在的应用领域中氨的扩散都是严重的问题.特别需 要的情况存在于核反应堆中，运是由于存在高溫，W及因为其与该反应堆的操作所不可避 免的液态钢和其他腐蚀性材料的接触产生了严重的问题。在利用氨的内燃机中，也必须考 虑高溫和耐腐蚀性。在与氨的产生和储存相关的电化学过程中也需要耐化学性(惰性）。 在用于产生氨渗透阻挡层的一种已知的方法中，将氨结合在氨化物中，如DE 03130906中所讨论.该氨化物主要是基于形成氨化物的稀±(例如锭)或碱±金属(例如巧 和儀)的。运些材料与存在的容器或壁材料形成合金。[000引氨渗透通过核反应堆的各种组件的壁是反应堆操作中的潜在问题。在US 4314880 中，建议通过将其浸溃到烙融侣中并加热直到80(TC而形成反应堆材料的金属间化合物层. 通过该方法获得的该金属问化合物形成了氨阻挡层。 在US 2007/0089764中，描述了气密性储存和输送罐，其也使用对于使用的不同溫 度范围而不同的金属氨化物. 此外，在US 2007/0089764中，描述了包含氨化物的热塑性聚合物作为氨的扩散阻 挡层。 US 6787007公开了由由电压电源激活的阳极层、阴极层、电解层和催化层的完整 系统构成的电化学活性氨阻挡层. WO 04057051描述了由脉冲等离子体氮化得到的氨阻挡层。 进一步地且与本专利技术更紧密相关地，建议了 W薄膜形式的（特别地W基于陶瓷氧 化物(例如氧化侣的a相(a-氧化侣，Q-Ab化））的陶瓷氧化物的膜）的渗透阻挡层的应用.运种膜在抑制氨输送中具有高的效能.运些阻挡层能够用于其中关注氨在材料中的扩 散和保持的很多领域。运种膜能够是多功能的，因为其具有还用作承受热循环的防腐蚀层、 用于承受高的热和中子通量W及用于可W与侵蚀性介质接触的可能。满足大多数运些需求 的最高可能具有Q-氧化侣，因为其具有独特的高溫热和机械性质。 现有技术中的问题 基于聚合物和塑料扩散阻挡层的所有解决方案都限制于相对低的溫度。 具有金属氨化物的方法显示出两个固有问题。氨化物的形成通常与在该基体材料 和该氨化物形成材料之间生成合金联系在一起。在很多情况中，运必须在升高溫度下进行 (例如在US 4314880中，在800°C)，对于大的基体运样做是相当复杂的，而且，基体材料(应 当在其中进行合金化）的选择自由度受到限制。该氨化物形成材料的选择能够影响该氨化 物的生成溫度.然而，通常较低的生成溫度导致较低溫度稳定性的氨化物。 等离子体氮化层是用于渗透阻挡层的在经济上有利的方法，但是尚未显示该方法 能够用于在聚变反应堆或内燃机中的高溫扩散阻挡层，运些层的渗透阻挡层性能与现有技 术中已知最好的情况相比也较差。 电化学活性扩散阻挡层是精制但昂贵的方案.其基于与电接触相结合的相对复杂 的层设计，且不能满足高溫应用的需要。而且，如果用于腐蚀性环境，还需要另外的保护。 非常有吸引力且成本有效的产生氨阻挡物的方式是基于在运些与氨接触的组件 (基体;通常有金属或陶瓷制成)上沉积薄膜层的.如上讨论，由于其高溫稳定性和突出的机 械性质，a-Ab〇3(氧化侣的刚玉结构)是非常有前途的候选方案。然而，对于在工业规模上合 成曰-Ab化，需要高的沉积溫度(约IOO(TC),或者仍必须将该工艺方法放大用于涂覆大的和 复杂的表面。在低于600°C和甚至500°C的溫度下分别用PECVD和磁控管瓣射 沉积氧化侣得到的最近的结果是有前途的。然而，运些实验室研究距工业应用仍很远. 专利技术目的 因此，本专利技术的一个目的是产生已知氨渗透阻挡物的替代物，特别是不具有上述 问题或至少不是很多运些问题的替代物。进一步地，将提供包括氨渗透阻挡物的装置和氨 渗透阻挡物的制备方法。此外，将提供层系统的用途。 本专利技术的另一个目的是提供具有至少可与a-Ab化相当的氨渗透阻挡质量的薄膜 氨渗透阻挡物。 本专利技术的另一个目的是提供具有低于lOOOr(优选低于600°C，更优选低于500°C， 甚至更优选低于400°C)的形成溫度或沉积溫度或所需的基体溫度的氨渗透阻挡物。 本专利技术的另一个目的是提供具有可与a-Ab化的硬度相当的硬度的薄膜氨渗透阻 挡物。 本专利技术的另一个目的是提供能够形成包括一个或多个不同相(特别是从无定形到 刚玉型结构）的氨渗透阻挡物。刚玉型结构显示了非常有吸引力的氨渗透阻挡性能。如何确 定是否存在刚玉型结构是薄膜和/或结晶学领域的技术人员所公知的.本专利技术的另一个目的是提供包括至少一个高溫相（即至少一个仅在高于1000°C下 才处于热平衡的相)的氨渗透阻挡物。 本专利技术的另一个目的是提供其性质能够W相当不复杂的方式进行调节的氨渗透 阻挡物.特别地，其中该层系统的硬度能够调节. 本专利技术的另一个目的是提供能够调节用于各种应用（特别是多用途应用，即用于 需要各种不同性质的组合的应用）的氨渗透阻挡物。 本专利技术的另一个目的是提供一方面能够大大抑制氨的损失且另一方面能够储存 氨的氨渗透阻挡物。 本专利技术的另一个目的是提供能够W工业规模W中等的努力/中等的成本并大量制 备（即具有良好的再现性和均一性）（关于在涂覆有该氨渗透阻挡物的表面上的性质）的氨 渗透阻挡物，特别是能够W所述方式在至少IOOcm 2，更适宜地至少1000 cm2，或至少5000cm2 上沉积的氨渗透阻挡物。 本专利技术的另一个目的是形成至少一个氨渗透阻挡层和至少一个能够形成氨化物 的材料的层的组合. 本专利技术的另一个目的是提供特别是耐磨损的氨渗透阻挡物. 本专利技术的另一个目的是提供特别是耐热的氨渗透阻挡物。 本专利技术的另一个目的是提供特别是化学惰性的氨渗透阻挡物. 本专利技术的另一个目的是提供用于为否则不能具有氨渗透阻挡物或至少不能具有 相当性质的氨渗透阻挡物的基体提供氨渗透阻挡物的方式. 本专利技术的相应目的分别设及相应的装置、方法和用途。 依照本专利的权利要求的装置、方法和用途至少部分实现了运些目的中的至少一 种。[00；3引专利技术概述 氨渗透阻挡物的制备方法包括W下步骤： a)在基体上沉积包括至少一个层的层系统； 其特征在于步骤a)包括W下步骤： b)沉积至少一个包括至少=元氧化物的氨阻挡层. W略微不同的角度考虑，该方法是包括上述步骤a)和b)的用于降低基体的氨渗透 率的方法. 该装置包括可密封的容积和形成限定所述容积的边界的至少一部分的壁.所述壁 包括氨渗透阻挡物，其包括包含至少一个层的层系统。所述层系统包括至少一个包括至少 =元氧化物的氨阻挡层。 从特别的角度来看，本专利技术包括系统，其包括第一和第二容积和将所述第一容积 与所述第二容积隔开的氨渗透阻挡物.所述第一容积中的氨密度与所述第二容积中的氨密 度不同，特别地实质不同.本文档来自技高网...
【技术保护点】
氢渗透阻挡物的制备方法，包括以下步骤：a)在基体上沉积包括至少一个层(L1；L2；L3)的层系统(LS)；其中步骤a)包括以下步骤：b)通过阴极电弧蒸发来沉积至少一个包括至少三元氧化物的层作为氢阻挡层(HPBL)，所述至少三元氧化物基本上由Al、Cr和O组成。
【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：J·拉姆，
申请(专利权)人：欧瑞康贸易股份公司特吕巴赫，
类型：发明
国别省市：瑞士;CH
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