СПОСОБ ПОЛУЧЕНИЯ СЛОЕВ КУБИЧЕСКОГО ОКСИДА ЦИРКОНИЯ

1. Способ получения слоя на основе оксида циркония на покрываемой подложке, с использованием реактивного дугового распыления, с пульсирующим током искрового разряда и/или с приложением ортогонального искровой мишени магнитного поля, отличающийся тем, что используют смешанную мишень, включающую элементарный цирконий и по меньшей мере один стабилизатор.
2. Способ по п.1, отличающийся тем, что получают слой с кубической и/или тетрагональной кристаллической структурой.
3. Способ по п.1 или 2, отличающийся тем, что выбирают парциальное давление кислорода выше 0,1 Па, предпочтительно по меньшей мере до 10 Па.
4. Способ по п.1, отличающийся тем, что концентрационное соотношение оксида циркония и стабилизатора на слое по меньшей мере по существу задается концентрационным соотношением элементарного циркония и стабилизатора на смешанной мишени.
5. Способ по п.1, отличающийся тем, что кубической и/или тетрагональной кристаллической структуры достигают выбором концентрации стабилизатора в смешанной мишени.
6. Способ по п.1, отличающийся тем, что для формирования слоя с заданной морфологией применяют парциальное давление кислорода как по существу произвольный регулировочный параметр по меньшей мере в отношении создания кубической и/или тетрагональной кристаллической структуры.
7. Способ по п.1, отличающийся тем, что реакционный газ, помимо кислорода, включает азот.
8. Способ получения слоя на основе оксида циркония на покрываемой подложке, с использованием реактивного дугового распыления, с пульсирующим током искрового разряда и/или с приложением ортогонального искровой мишени магнитного поля, отличающийся тем, что используют циркониевую мишень из элементарного циркония, и в качестве реакционного газа, помимо кислорода, применяют азот.
9. Способ по п.8, отличающийся тем, что получают слой с кубической и/или тетрагональной кристаллической структурой.
10. Способ по одному из пп. 8 или 9, отличающийся тем, что путем регулирования условий давления при дуговом распылении формируют слой, который содержит цирконий, кислород и азот, с кубической и/или тетрагональной кристаллической структурой.
11. Способ по п.8, отличающийся тем, что содержание кислорода устанавливают регулированием величины расхода потока газа, содержание азота устанавливают с помощью регулирования общего давления.
2
12. Способ по п.8, отличающийся тем, что слой на основе оксида циркония как слой чистого ZrO с кубической кристаллической структурой размещают на кристаллизованном с кубической структурой слое, содержащем цирконий, кислород и азот.
13. Способ по одному из пп.1 или 8 для получения слоя как слоя в пакете слоев.
14. Способ по одному из пп.1 или 8, отличающийся тем, что вариацией содержания кислорода/азота получают слой в виде многослойного покрытия.
15. Способ по одному из пп.1 или 8, отличающийся тем, что нанесение слоя происходит при температуре подложки между 200°С и 700°С.
16. Способ по одному из пп.1 или 8, отличающийся тем, что формирование кубической или тетрагональной фазы происходит далеко от состояния термического равновесия.
17. Способ по одному из пп.1 или 8, отличающийся тем, что в материал слоя внедряют оксиды иных металлов, нежели циркония.
18. Способ по одному из пп.1 или 8, причем покрываемая подложка имеет металлическую поверхность, отличающийся тем, что на металлическую поверхность наносят опорный слой, затем на опорный слой наносят слой, причем опорный слой предпочтительно состоит из иного металла, нежели Zr, нитрида или оксида, предпочтительно из ZrN.
19. Способ по одному из пп.1 или 8, отличающийся тем, что не используют никакого иного рабочего газа, такого как аргон.
20. Применение способа по п.12 для получения слоя, который может преобразовываться в моноклинную фазу, предпочтительно для приработки с пониженным трением.
21. Применение способа по одному из пп.1-19 для получения слоя твердого электролита в топливном элементе.
22. Применение способа по п.21, для которого действителен по меньшей мере один из следующих признаков:
• свободно выбирают стабилизатор;
• устанавливают по меньшей мере состав слоя, фазовый состав и морфологию слоя главным образом независимо друг от друга путем регулирования параметров процесса испарения;
• морфология слоя может быть установлена от стекловидной до столбчатой;
• слой твердого электролита получают без стабилизатора.
2
• слой получают с градиентом состава материала слоя по направлению размера его толщины, предпочтительно градиент от Zr к ZrN, к ZrO к ZrO, с возможностью свободного выбора морфологии и фазы.
23. Применение способа по одному из пп.1-7, 13-19 для получения слоя в качестве ростовой подложки для YSZ.
24. Применение способа по одному из пп.1-19 для повышения ионного транспорта вдоль границ зерен, причем размер кристаллитов в слое предпочтительно устанавливают в нанометровом диапазоне.
25. Анод для источника дугового распыления, в частности для исполнения способа по одному из пп.1-19, в частности в вариантах его применения по одному из пп.20-24, включающий:
• корпус анода с анодной поверхностью,
• вдоль анодной поверхности нагревательную спираль, которая электрически изолирована от корпуса анода,
• электрически изолированные от корпуса анода контакты для подключения нагревательной спирали.
26. Анод по п.25, отличающийся тем, что корпус анода формируют из листового материала.
27. Способ эксплуатации установки для дугового распыления с анодом по п.25 или 26, отличающийся тем, что анодную поверхность, по меньшей мере для частичной очистки от мешающего наслоения, подвергают воздействию переменных температур путем включения/выключения нагревательной спирали, в результате чего анодная поверхность деформируется, и мешающее наслоение осыпается.
28. Способ по п.27, отличающийся тем, что с помощью нагревательной спирали также нагревают подложку, покрываемую путем дугового распыления.