Wpływ bombardowania jonowego na mikrostrukturę i właściwości mikromechaniczne metalicznych nanowarstw na podłożu HDPE

• Autorzy: Piątkowska A. , Jagielski A. , Lipiński P. , Ratajczak R.

Warianty tytułu

EN

The influence of ion bombardment on microstructure and micro-mechanical properties of metallic nanolayers on the HDPE-substrate

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Celem badań było określenie właściwości mikrostrukturalnych, mikromechanicznych i tribologicznych polietylenu HDPE z cienką warstwą metalu: Ag, Au, Cu, Cr lub Fe poddanych bombardowaniu wiązką jonów argonu o energii 320 keV do dawek: 1014jonów/cm2, 1015jonów/ cm2, 2xl016jonów/cm2. W pracy przedstawiony został wpływ rodzaju warstwy oraz dawki jonów argonu na zmiany morfologii powierzchni, mikrostrukturę warstwy wierzchniej oraz twardość i właściwości tribologiczne. W efekcie bombardowania jonami argonu uzyskano zmianę struktury polimeru HDPE pod warstwą metalu do głębokości ok. 450 nm, otrzymując warstwę zubożoną w wodór o stosunku liczby atomów wodoru do liczby atomów węgla 1:1. W następstwie bombardowania wiązką jonów argonu do największej dawki, powierzchnia warstwy uległa wygładzeniu, wzrosła mikro-i nanotwardość warstwy wierzchniej. Modyfikacja jonowa polepszyła właściwości tribologiczne: zwiększyła odporność na zużycie i zarysowanie oraz, w zależności od dawki, wpływała na zmianę współczynnika tarcia. Przyczyną poprawy odporności na uszkodzenia jest polepszenie adhezji warstwy do podłoża HDPE w następstwie bombardowania jonowego.

EN

The main aim of the study was to determine microstructural and micro-mechanical properties of metal-on-polymer layers irradiated with 320 keV Ar2+. The metal layers used were composed of one of the elements like: Ag, Au, Cu, Cr and Fe. The faiences of irradiations were equal to: 1014 cm2, 1015 cm2 and 2><1016 cm2. The influences of kind of deposited layer and of ion fluence on surface morphology, structural properties and hardness or tribological properties were studied. The irradiation process leads to formation of hydrogen-depleted layer extending from the metal/polymer interface down to about 450 nm. The composition of this layer is close to C:H ratio of 1:1. The irradiation process leads to smoothening of the surface and to the increase of hardness, wear and scratch resistance. In general the friction coefficient increases after irradiation with low- and decreases after irradiation with the highest fluencies. The effects observed point to improvement of adhesion between metal layer and polymer substrate.

Słowa kluczowe

PL

polietylen HDPE; właściwości mikrostrukturalne; właściwości mikromechaniczne; bombardowanie jonami argonu

• Wydawca: Wydawnictwo SIGMA-NOT
• Czasopismo: Inżynieria Materiałowa
• Rocznik: 2007
• Tom: Vol. 28, nr 5
• Strony: 867--871
• Opis fizyczny: Bibliogr. 8 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Piątkowska A.

autor

Jagielski A.

autor

Lipiński P.

autor

Ratajczak R.

• Instytut Technologii Materiałów Elektronicznych, Warszawa,

Bibliografia

• [1] Guzman L., Miotello A., Voltolini E., Adami M.: “Hard coating adhesion on ion implanted polymer surfaces”. Thin Solid Films, 2000, 377-378, 760
• [2] Bieliński D.: Strukturalne aspekty tarcia polimerów. Tribologia, 2003, 4, 33
• [3] Piątkowska A. i in.: Właściwości warstwy wierzchniej polietylenu modyfikowanego wiązką jonów argonu. Tribologia, 2006, 2, 107
• [4] Burakowski T., Wierzchoń T.: Inżynieria powierzchni. WNT Warszawa 1995
• [5] Rück D. M.: “Ion induced modification of polymers at energies between 100keV and 1 GeV applied for optical wave guides and improved metal adhesion”. Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B, 2000, 166-167, 945
• [6] Turos A., Jagielski J., Piatkowska A., Bielinski D., Slusarski L., Madi N.K.: “Ion beam modification of surface properties of polyethylene”. Vacuum, 2003, 70, 201
• [7] Bieliński D., Lipiński P., Jagielski J., Okrój W., Klimek L.: Wybrane aspekty modyfikacji warstwy wierzchniej polimerów za pomocą bombardowania jonowego. Inżynieria Materiałowa 2006, 6, 1337
• [8] Turos A., Abdul-Kader A. M., Grambole D., Jagielski J., Piątkowska A., Madi N. K., Al-Maadeed M.: “The effects of ion bombardment of ultrahigh molecular weight polyethylene”. Nucl. Instr. and Meth. in Phys. Res. B, 2006, 249 1-2, 660