Плазму можно использовать для нанесения различных покрытий на заготовки. Для этого в процесс подаются газообразные и жидкие исходные материалы. В плазме исходные материалы, в большинстве случаев короткоцепные мономеры, связываются в длинноцепные полимеры. Свойства получаемых поверхностей определяются выбором исходных материалов:
Гидрофобные (водоотталкивающие) | гидрофильные (притягивающие воду / смачиваемые) | устойчивые к царапинам, антикоррозионные | углеродные слои | барьеры / блокираторы диффузии | PTFE-подобные | покрытия скольжения / антиадгезионные покрытия | усилители сцепления / праймеры | барьеры воды / водяного пара | металлизация | наносеребро
Преимущества плазменного нанесения покрытий
✓ Возможность нанесения очень тонких слоев в нанометровом диапазоне
✓ Серийность и стабильность процессов благодаря полной автоматизации
✓ Большое количество возможных вариантов обработки
✓ Отсутствие температурного воздействия
✓ Отсутствие растворителей
✓ Очень хорошая способность проникать в зазоры
✓ Подходит для обработки штучных и сыпучих материалов
Нанесение покрытий методом плазменной полимеризации
Для нанесения покрытий плазмой низкого давления в зону обработки подаютсямономеры (газообразные или жидкие), которые полимеризуются под действием плазмы. Толщина слоев, создаваемых в процессе плазменной полимеризации, находится в пределаходного микрометра. Адгезия слоев на поверхности оценивается как очень высокая.
Для нанесения покрытийструей плазмы (plasmajet, атмосферная плазма) газообразные мономеры с помощью газа-носителя подаютсянепосредственно в луч плазмы. Мономер под действием плазмы фокусируется на поверхности и полимеризуется. Толщина слоя покрытия составляет несколько сотен нанометров.
Технология значительно более сложная в сравнении с активацией и обезжириванием.
Возможно создание барьерных слоев в топливных баках, устойчивых к царапинам слоевнафарах и CD, PTFE-подобных слоев, гидрофобных слоев и т.д.
Существуют три метода нанесения покрытий, распространившиеся в промышленном производстве:
Гидрофобные слои ► мономер: напр., гексаметилдисилоксан (HMDSO)
PTFE-подобные слои ► мономер: фторосодержащие технологические газы – см. также Эпиламирование
Гидрофильные слои ► мономер: винилацетат, гексаметилдисилоксан в определенной смеси с кислородом (значительно больше HMDSO чем O2)
Углеродный полимер
Фтор
Плазма
Тетрафторметан CF4
Какие эффекты достигаются за счет нанесения покрытий на металлы методом плазменной полимеризации?
Нанесение покрытий на металлы методом плазменной полимеризации позволяет получать различные эффекты – например, действующую в течение недель активацию, создание декоративных и функциональных слоев.
Для обработки металлов в целом больше всего подходят установки ионно-плазменного нанесения.
Для получения гидрофильных слоев длительного действия с HMDSO смешивают следующие газы: HMDSO : O2 = 1:4
Для получения гидрофобных слоев с HMDSO газы смешиваются в обратных пропорциях: HMDSO : O2 = 4:1
Можно ли обрабатывать пластмассы методом плазменной полимеризации?
Пластмассы обрабатываются методом плазменной полимеризации без каких-либо проблем.
Например, на CD и DVD можно наносить устойчивые к царапинам покрытия, не снижая качества дисков.
Для повышения антифрикционных свойств изделий на них можно наносить PTFE-подобные слои. Также существует возможность целенаправленного нанесения функциональных групп на пластмассовые поверхности (напр., аминогруппы для биоаналитических технологий).
Полимеризация может выполняться в несколько этапов:
Например:
- Активация ► 5 минут O2
- Нанесение покрытия ► 5 минут HMDSO
- Травление ► 12 секунд O2
- Нанесение покрытия ► 5 минут HMDSO
- Травление ► 12 секунд O2
- Нанесение покрытия ► 5 минут HMDSO
Затем при необходимости отверждение слоя в течение нескольких секунд кислородной плазмой. Но на этом этапе слой становится гидрофильным!
Можно ли обрабатывать стекло и керамику методом плазменной полимеризации?
Единственная сложность в нанесении покрытий на стекло и керамику заключается в соответствующей подготовке поверхностей (см. описание активации и травления). После устранения данной проблемы ничто не препятствует нанесению самых разнообразных покрытий на эти материалы. Адгезионная прочность покрытия должна проверяться в каждом отдельном случае. В случае несовместимости между слоем и материалом основания может потребоваться нанесение промежуточных слоев. Пример успешного нанесения гидрофобного и олеофобного покрытий показан на изображении.
Можно ли обрабатывать текстильные материалы методом плазменной полимеризации?
Текстильные материалы очень хорошо подходят для нанесения покрытий плазмой. В настоящее время сложность состоит в достижении достаточно длительной устойчивости слоев к действию тензидов. Гидрофобные слои получают за счет использования фторсодержащих газов / мономеров.
Какие слои можно наносить с помощью атмосферной плазмы и какие мономеры для этого используются? (Плазма атмосферного давления)
Атмосферная плазма подходит в первую очередь для создания гидрофильных, адгезионных и антикоррозионныхпокрытий.
В качестве мономеров используются субстанции, содержащие кремний и углерод. К ним относятся, например, различные акрилаты и распространенные кремнийсодержащие мономеры типа HMDSO.
Какие мономеры запрещается использовать? (Плазма атмосферного давления)
Ввиду значительного токсичного действия запрещается использовать галогеносодержащие газы и мономеры в сочетании с атмосферной плазмой (F2, CL2, Br2, I).
