Modyfikacja powierzchni polimerów przez osadzanie warstw węglowych i ceramicznych

• Autorzy: Małek A. , Konefał-Góral J. , Kluska S. , Tkacz-Śmiech K. , Jonas S.

Warianty tytułu

EN

Modification of polymers surfaces with carbon and ceramic layers

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Tematyka pracy jest związana z badaniami, których celem jest zapewnienie optymalnych właściwości tworzyw polimerowych, które obecnie w coraz większym stopniu zastępują w technice metale i ich stopy oraz szkło i ceramikę. Istotnym walorem w tych zastosowaniach jest ich mały ciężar właściwy, dobra odporność na korozję, możliwość precyzyjnego i taniego formowania elementów mechanicznych. Wykonuje się z nich uszczelki, amortyzatory, elementy stosowane w lotnictwie, przemyśle chemicznym, elektrycznym i samochodowym. Pewne ograniczenia w stosowaniu wynikają z ich słabych właściwości powierzchniowych, takich jak mała twardość, mała odporność na ścieranie i zarysowanie. Skutecznym sposobem poprawy tych właściwości jest osadzanie odpowiednich warstw metodami zapewniającymi dobrą przyczepność do podłoża w temperaturze nie przekraczającej temperatury mięknięcia polimeru. W pracy przedstawiono wyniki badań nad otrzymywaniem i charakterystyką warstw węglowych typu a-C:H, a-C:N:H oraz hybrydowych a-C:N:H/SiCxNy(H) na poliwęglanie, poliuretanie oraz polieteroeteroketonie metodą RFCVD. Warstwy szczelnie maskują powierzchnie polimerów i są dobrze przyczepne do podłoża dzięki wytworzeniu przed procesem osadzania międzywarstwy przez trawienie powierzchni Ar+ lub w postaci a-C:N:H. Wszystkie pierwiastki tworzące poszczególne warstwy występują w postaci związanej w ugrupowaniach węgiel-wodór, węgiel-azot, węgiel-węgiel, azot-wodór, węgiel-wodór, a w a-C:N:H/SiCxNy(H) dodatkowo krzem-węgiel, krzem- -azot, krzem-wodór. Modyfikacja prowadzi do znaczącej poprawy właściwości mechanicznych polimerów. Najlepsze efekty osiąga się w przypadku warstw zawierających krzem.

EN

Topics of this work is to determine the operational properties of polymers, a group of materials which are currently replacing in technique metals and its alloys, glass and ceramics. An important advantage of this materials in these applications is their low specific weight, corrosion resistance, the ability to easy and low cost forming for example mechanical components. Polymers are good materials on seals, shock absorbers, components used in aerospace, chemical, electrical and automotive industries. Certain restrictions on its use due to their poor surface properties such as low hardness, low resistance to abrasion and scratching. An effective way to improve insufficient properties is deposition on their surface layer with good adhesion to the substrate at temperatures not exceeding the softening temperature of the polymer. The paper presents results of research on obtaining and characterization of carbon layers a-C:H, a-C:N:H and hybrid a-C:N:H/SiCxNy(H) on polycarbonate, polyurethane and polieteroeteroketonie by RFCVD. The layers obtained in this process tightly covered polymers and are well adhesive to the substrate because of formation interlayer during etching by Ar+ ions or in the form of a-C:N:H. All the elements forming the individual layers are bonded in groupings of carbon-hydrogen, carbon-nitrogen, carboncarbon, nitrogen, hydrogen, carbon-hydrogen and in a-C:N:H/SiCxNy(H) additional silicon-carbon, silicon, nitrogen, silicon-hydrogen. The modification leads to significant improvement in mechanical properties of polymers, with the best results are achieved in the case of layer containing silicon.

Słowa kluczowe

PL

modyfikacja polimerów metodą RFCVD; warstwy węglowe; warstwy węgloazotku krzemu

EN

polymers modification by RFCVD; carbon layers; silicon carbonitride layers

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2012
• Tom: Vol. 33, nr 6
• Strony: 560--564
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Małek A.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Konefał-Góral J.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Kluska S.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Tkacz-Śmiech K.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

autor

Jonas S.

• AGH Akademia Górniczo-Hutnicza w Krakowie, Wydział Inżynierii Materiałowej i Ceramiki

Bibliografia

• [1] Allcock H. R.: Introduction to material chemistry. Wiley (2008).
• [2] Smolik J., Walkowicz J.: Ellipsometric characteristics of diamond-like a-C:H films obtained by the r.f. PACVD method. Surface and Coatings Technology 174-175 (2003) 345÷350.
• [3] Gomathi N., Sureshkumar A., Neogi S.: RF plasma-treated polymers for biomedical applications. Cerrent Science 94 (2008) 1478÷1486.
• [4] Deamaley G., Arps J. H..: Biomedical applications of diamond-like carbon (DLC) coatings: A review. Surface and Coatings Technology 200 (2005) 25 18÷2524.
• [5] Okpalugo T. I. T., Ogwu A. A., Maguire P. D., McLaughlin J. A. D.: Platelet adhesion on silicon modified hydrogenated amorphous carbon films. Biomaterials 25 (2004) 239÷245.
• [6] Wang H., Zhang W., Kwok D. T. K., Jiang J., Wu Z., Chu P. K.: Mechanical and biological characteristics of diamond-like carbon coated poly aryl-ether-ether-ketone. Biomaterials 31 (2010) 8181÷8187.
• [7] Grill A.: Plasma deposited diamond like carbon and related materials. IBM Journal of Research and Development 43 (1999)147÷163.
• [8] Zou J. W., Reichelt K., Schmidt K., Dischler B.: The deposition and study of hard carbon films. Journal of Applied Physics 65 (1989) 3914÷3918.
• [9] Grill A., Patel V.: Stresses in diamond-like carbon films. Diamond & Related Materials 2 (1993) 1519÷1524.
• [10] Femandez-Ramos C., Sanchez-Lopez J. C., Belin M., Donnet C., Ponsonnet L., Femandez A.: Tribological behaviour and chemical characterization of Si-free and Si-containing carbon nitride coatings. Diamond & Related Materials 11 (2002) 169÷175.
• [11] Franceschini D. F., Achete C. A., Freire F. L.: Internal stress reduction by nitrogen incorporation in hard amorphous carbon thin films. Applied Physics Letter 60 (1992) 3229÷3231.
• [12] Abbasa G. A., Papakonstantinou P., Okpalugo T. I. T., McLaughlin J. A. D., Filikb J., Harkin-Jonesc E.: The improvement in gas barrier performance and optical transparency of DLC-coated polymer by silicon incorporation. Thin Solid Films 482 (2005) 201÷206.
• [13] www.nylonbor.pJcontent/blogcategory/4/3 9/.
• [14] http://klgs.pl/kompozyty-polimerowe.html.

Uwagi

PL

Praca wykonana w ramach działalności statutowej AGH, umowa nr 11.11.160.603.