Нанесение покрытий с помощью плазменной полимеризации с применением низкочастотного или высокочастотного генератора

Нанесение покрытий с помощью плазменной полимеризации СВЧ-плазмой

1. Как работает нанесение покрытий с помощью плазменной полимеризации?

Для нанесения покрытий с помощью плазмы низкого давления вводятся мономеры (либо газообразные, либо жидкие), которые затем полимеризуются под воздействием плазмы. Достигаемая с помощью плазменной полимеризации толщина слоя составляет приблизительно один микрометрАдгезия покрытий на поверхности очень хорошая.

Такая технология предлагает намногобольше возможностей, чем при активации и обезжиривании.

Например, есть возможность получения барьерных покрытий в топливных баках, устойчивых к царапинам покрытий на фарах и компакт-дискахПТФЭ-подобных покрытий, гидрофобных покрытий и т. д.

Есть три метода нанесения покрытий, которые получили распространение в промышленных масштабах:

Гидрофобные покрытияМономерные: например, гексаметилдисилоксан (ГМДСО)
ПТФЭ-подобные покрытияМономерные: фторсодержащие технологические газы — см. также Эпиламирование 
Гидрофильные покрытияMономерные: винилацетат, гексаметилдисилоксан в определенной смеси с кислородом (значительно больше ГМДСО, чем O2)
ПрименениеГруппаМатериалВид газаДавление [мбар]Мощность [%Время [мин]
Нанесение покрытияМеталлАлюминийHMDSO + O20,1 - 0,550 - 1001 - 60
Нержавеющая стальHMDSO + O20,1 - 0,350 - 1001 - 60
ПластмассаKunststoffHMDSO + O20,1 - 0,550 - 1001 - 60
ПластмассаC4F80,1 - 0,550 - 1001 - 60
СтеклоСтеклоGlasC4F80,1 - 0,550 - 10030 - 120
Специальный процесс 
Специальный процесс1. Активация5 минутO2
2. Нанесение покрытия5 минут ГМДСО
3. «Травление»12 секунд  O2
4. Нанесение покрытия5 минут ГМДСО
5. «Травление»12 секунд O2
6. Нанесение покрытия5 минут ГМДСО

2. Какие эффекты позволяет получить нанесение покрытий на металлы с помощью плазменной полимеризации?

Нанесение покрытий на металлы с помощью плазменной полимеризации позволяет достигать различных эффектов, например, активации, действующей до нескольких недель, и наряду с нанесением декоративных, также и нанесение функциональных покрытий.

Для металлов в общем особенно подходит применение установки ионного распыления.

ГруппаМатериалВид газаДавление [мбар]Мощность [%]Время [мин]
МеталлАлюминийГМДСО + O20,1 - 0,550 - 1001 - 60
Нержавеющая стальГМДСО + O20,1 - 0,350 - 1001 - 60

(Технологические параметры мощность и время следует изменить с учетом характеристик установки (типа и силы генератора, конструкции электрода), а также свойств материала обрабатываемой детали).

Для обладающего устойчивой гидрофильностью покрытия с ГМДСО смешивайте газы следующим образом: ГМДСО: O2 = 1:4

Для гидрофобного покрытия с ГМДСО смешивайте газы наоборот, то есть: ГМДСО: O2 = 4:1

3. Можно ли наносить покрытия на пластмассы с помощью плазменной полимеризации?

На пластмассы в значительной мере несложно наносить покрытия с помощью плазменной полимеризации.

Так, например, на компакт-диски CD и DVD можно наносить устойчивые к царапинам покрытия, и от этого не страдает их качество.

Возможно нанесение ПТФЭ-подобных покрытий для повышения способности скольжения обрабатываемых изделий. Кроме того, есть возможность целенаправленного нанесения функциональных групп на поверхность пластика (например, аминогрупп для биоаналитического применения).

ГруппаМатериалВид газаДавление [мбар]Мощность [%]Время [мин]
ПластмассаПластмассаГМДСО + O20,1 - 0,550 - 1001 - 60
KunststoffC4F80,1 - 0,550 - 1001 - 60

(Технологические параметры мощность и время следует корректировать с учетом спецификации установки (типа и силы генератора, конструкции электрода), а также свойств материала обрабатываемой детали).

Полимеризация также может происходить в несколько этапов:

Пример

1.Активация5 минутO2
2.Нанесение покрытия5 минут ГМДСО
3.«Травление»12 секунд O2
4.Нанесение покрытия5 минут ГМДСО
5. «Травление»12 секунд O2
6.Нанесение покрытия5 минут ГМДСО

После этого при необходимости отверждение покрытия воздействием кислородной плазмы в течение нескольких секунд. Но при этой операции покрытие становится гидрофильным!

4. Можно ли наносить покрытие на стекло и керамику с помощью плазменной полимеризации?

Единственная трудность при нанесении покрытий на стекло и керамику состоит в том, чтобы соответствующим образом подготовить поверхность (см. главу Активация и Травление). После преодоления этой трудности больше ничто не препятствует разнообразию применения покрытий. Соответствующую адгезию покрытия в отдельных случаях необходимо испытывать. В случае «несовместимости» покрытия с материалом подложки, возможно, необходимо будет нанести промежуточные покрытия в качестве усилителей адгезии. Пример успешного гидрофобного и олеофобного покрытия изображен на рисунке.

ГруппаМатериалВид газаДавление [мбар]Мощность [%]Время [мин]
СтеклоСтеклоC4F80,1 - 0,550 - 10030 - 120

(Технологические параметры мощность и время следует корректировать с учетом спецификации установки (типа и силы генератора, конструкции электрода), а также свойств материала обрабатываемой детали).

5. Можно ли наносить покрытия на текстиль с помощью плазменной полимеризации?

На текстиль очень хорошо наносятся покрытия в плазме. Трудность в настоящее время еще состоит в достижении долгосрочной устойчивости покрытий к поверхностно-активным веществам. Гидрофобные покрытия достигаются путем применения фторсодержащих газов / мономеров.

6. Какие возможны варианты применения?

Дополнительную информацию вы найдете в разделе «Применение».