Viime vuosina materiaalien suorituskykyvaatimukset teollisuuden ja teknologian aloilla ovat edelleen kasvaneet kovat ohut kalvot ovat osoittaneet ainutlaatuisia etuja monissa sovelluksissa. Erityisesti kovien ohutkalvojen kemiallinen korroosionkestävyys on noussut kuumaksi aiheeksi tutkimuksessa ja sovelluksissa. Kemiallista korroosiota kestäviä kovia ohuita kalvoja käytetään laajalti ilmailu-, elektroniikka-, lääketieteellisissä instrumenteissa ja kemianteollisuudessa, mikä lisää merkittävästi tuotteiden käyttöikää ja luotettavuutta.
Kovien ohutkalvojen kemiallinen korroosionkestävyys riippuu pääasiassa kalvomateriaalien kemiallisesta koostumuksesta, rakenteesta ja valmistusprosessista. Yleisiä materiaaleja kemiallisesti korroosiota kestäville koville ohuille kalvoille ovat titaaninitridi (TiN), alumiinioksidi (Al2O3), krominitridi (CrN) ja timanttikalvot. Näille materiaaleille on tunnusomaista korkea kovuus, hyvä kemiallinen stabiilisuus ja kestävyys korkeita lämpötiloja vastaan, ja ne kestävät tehokkaasti happojen, alkalien, suolojen ja muiden kemiallisten reagenssien kulumista.
Kemiallisilla korroosiota kestävillä kovilla ohuilla kalvoilla on oltava erinomainen kemiallinen stabiilisuus, mekaaninen lujuus ja lämpöstabiilisuus. Kalvomateriaalin tulee vastustaa vahvojen happojen, emästen ja muiden kemiallisten reagenssien aiheuttamaa eroosiota säilyttäen pitkäaikaiset vakaat fysikaaliset ja kemialliset ominaisuudet. Kalvolla tulee olla korkea kovuus, jotta se kestää mekaanista kulumista ja iskuja. Kalvon ja alustan välillä tulee olla hyvä tarttuvuus kuoriutumisen ja halkeilun estämiseksi. Kalvon tulee pysyä vakaana korkeissa lämpötiloissa pehmentymättä, hajoamatta tai hapettumatta.
Kemiallisten korroosionkestävien kovien ohutkalvojen valmistusprosessit sisältävät pääasiassa kemiallisen höyrypinnoituksen (CVD), fyysisen höyrypinnoituksen (PVD) ja sputterointipinnoituksen. Kalvot muodostuvat hajottamalla kalvomateriaalikomponentteja sisältäviä kaasuja korkeissa lämpötiloissa ja kerrostamalla ne alustan pinnalle. Esimerkiksi titaaninitridikalvoja valmistetaan yleisesti käyttämällä CVD-menetelmää. Kalvomateriaali kerrostetaan substraatin pinnalle fysikaalisten prosessien kautta. PVD-menetelmiä ovat tyhjöhaihdutus ja sputterointi, joita käytetään yleisesti krominitridikalvojen ja timanttikalvojen valmistuksessa. Kohdemateriaalia ionipommittamalla atomit sputteroidaan ja kerrostetaan alustan pinnalle kalvon muodostamiseksi. Tätä menetelmää käytetään yleisesti kemiallisesti korroosionkestävien kalvojen valmistukseen, joilla on suuri tiheys ja tasalaatuisuus.
Teollisuuden kysynnän jatkuvan lisääntymisen myötä yksitoimiset kemialliset korroosionkestävät kalvot eivät enää täytä monimutkaisten käyttöympäristöjen vaatimuksia. Siksi funktionaalisten kemiallisten korroosionkestävien kovien ohutkalvojen kehittämisestä on tullut tutkimuksen hotspot. Näillä toiminnallisilla kalvoilla ei ole vain erinomainen kemiallinen korroosionkestävyys, vaan niillä on myös useita toimintoja, kuten itsepuhdistuvuus, antibakteeriset ominaisuudet ja johtavuus.
Tuomalla nanorakenteita kalvon pinnalle kalvo saavuttaa hydrofobisia tai hydrofiilisiä ominaisuuksia, mikä mahdollistaa itsepuhdistuvat toiminnot, joita käytetään laajalti esimerkiksi aurinkosähköpaneeleissa ja rakennusmateriaaleissa. Antibakteeristen metallien, kuten hopean ja kuparin, lisääminen kalvoon mahdollistaa sen bakteereja tappavan ja bakteriostaattisen toiminnan, joka sopii lääketieteellisiin instrumentteihin ja elintarvikepakkausteollisuuteen. Johtavien materiaalien seostus kalvoon parantaa kalvon johtavuutta, jota käytetään laajasti elektronisissa laitteissa ja anturikentissä.
Kemiallisilla korroosiota kestävillä kovilla ohuilla kalvoilla on tärkeä rooli nykyaikaisessa teollisuudessa, ja ne tarjoavat luotettavan suojan eri laitteille ja laitteille erinomaisella suorituskyvyllään. Tulevaisuudessa teknologian jatkuvan kehittymisen myötä kemiallisesti korroosiota kestävien kovien ohutkalvojen suorituskyky ja käyttöalueet laajenevat entisestään. Erityisesti toiminnallisten kovien ohutkalvojen kehittäminen tarjoaa lisää mahdollisuuksia huippuluokan valmistukseen ja huipputeknologian aloille. Samaan aikaan syvällinen tutkimus kemiallisten korroosionkestävien kovien ohuiden kalvojen valmistusmenetelmistä ja pinnanmuokkaustekniikoista auttaa saavuttamaan niiden laajemmat teolliset sovellukset.
