Reaktive Abscheidung Von Metalloxiden Auf Polycarbonat Zur Erzeugung Transparenter Verschleißschutzschichten

ISBN-13: 9783540655022 / Niemiecki / Miękka / 1999 / 163 str.

Patrick Markschlager

Opis

Die vorliegende Arbeit entstand wlihrend meiner Tiitigkeit aIs wissenschaftlicher Mitarbeiter am Fraunhofer-Institut fUr Produktionstechnik und Automatisierung, Stuttgart. Zum Dank fUr den RlickhaIt wlihrend des Entstehens der Arbeit widme ich das Buch meiner Frau Elke und meinen beiden Kindem Franzisca und Antonia. Mein Dank gilt Herro Prof. Dr.-Ing. Dr. h. c. E. Westkiimper fUr die groBzligige Unterstlitzung und Forderung, welche die DurchfUhrung der Arbeit ermoglichte. Herro Prof. Dr. rer. nat. R. Gadow danke ich fUr die wissenschaftliche UnterstUtzung, die ich von Thm und seinem Institut erhaIten habe, fUr die eingehende Durchsicht der Arbeit und fUr die wertvollen Hinweise, die sich daraus ergaben. Darliber hinaus danke ich aIlen Mitarbeitem des Instituts, die mich durch ihre anregende Kritik und Diskussion sowie durch Thre Hilfsbereitschaft unterstlitzt haben. Mein besonderer Dank gilt den Herren Dr. K. Melchior, Dipl.-Ing. (FH) T. Bolch, Dr. G. Kampschulte, Dr.-Ing. D. Mann, Dr.-Ing. O. Morlok, Dipl.-Ing. T. Lux und Dipl.-Phys. M. Eckel. Des weiteren danke ich der Frau Dr. B. Hasse von der Fa. ROWO Coating fUr die DurchfUhrung umfang reicher Transmissions- und Streulichtmessungen."

Spis treści

0 Symbol- und Abkürzungsverzeichnis.- 1 Einleitung.- 1.1 Ausgangsbedingung und Problemstellung.- 1.2 Zielsetzung und Lösungsweg.- 2 Stand der Technik.- 2.1 Beschichten von Kunststoffen.- 2.1.1 Chemische und elektrochemische Verfahren zur Kunststoffbeschichtung.- 2.1.2 Plasmapolymerisation zur Kunststoffbeschichtung.- 2.1.3 Physikalische Verfahren zur Kunststoffbeschichtung.- 2.1.3.1 Aufdampfen im Hochvakuum.- 2.1.3.2 Kathodenzerstäubung.- 2.1.3.3 Ionenplattierung.- 2.1.3.4 Das kathodische Lichtbogenverdampfen.- 2.1.3.5 Das anodische Lichtbogenverdampfen.- 2.1.4 Vergleich der Schichteigenschaften der PVD-Verfahren.- 2.1.4.1 Schichtwachstum.- 2.1.4.2 Schichtstruktur.- 2.1.4.3 Haftung.- 2.1.4.4 Dichte.- 2.1.4.5 Schichtreinheit.- 2.2 Modifikation von Kunststoffen im Plasma.- 2.3 Meßverfahren zur Charakterisierung der Schicht- bzw. der Oberflächeneigenschaften.- 2.3.1 Bestimmung der Haftfestigkeit.- 2.3.1.1 Stirnabzugtest.- 2.3.1.2 Scotch-Tape-Test.- 2.3.1.3 Gitterschnittest.- 2.3.2 Bestimmung der Verschleißfestigkeit.- 2.3.2.1 Sandrieselverfahren.- 2.3.2.2 Reibradverfahren.- 2.3.2.3 Streulichtmessung mit der Ulbrichtkugel (Transmission).- 2.3.3 Bestimmung der Schichtdicke.- 2.3.3.1 Kalottenschliff-Verfahren.- 2.3.3.2 Schwingquarz.- 2.3.4 Bestimmung der Oberflächenspannung.- 2.3.5 Bestimmung der Oberflächentopographie und der Schichtzusammensetzung mit einem REM mit energiedispersiver Röntgenmikroanalyse (EDX).- 3 Physikalische Grundlagen.- 3.1 Vakuum.- 3.2 Verdampfungsprozeß.- 3.2.1 Transportphase.- 3.2.2 Kondensationsphase.- 3.3 Plasma.- 3.3.1 Erzeugung von Niederdruckplasmen.- 3.3.2 Plasmakenngrößen.- 3.4 Schichthaftung.- 3.4.1 Definition von Haftfestigkeit.- 3.4.2 Modelle für die Haftung von Metallen auf Kunststoffen.- 4 Versuchsaufbau.- 4.1 Plasmaätzanlage.- 4.2 Beschichtungsanlage.- 5 Versuchsdurchführung.- 5.1 Substrate.- 5.2 Versuchsablauf.- 5.2.1 Plasmamodifikation.- 5.2.2 Beschichtung.- 5.3 Schicht-, Verdampfungs- und Tiegelmaterialien.- 5.4 Parameter der zur Charakterisierung der Schicht- bzw. der Oberflächeneigenschaften eingesetzten Verfahren.- 5.4.1 Kontaktwinkelmessung.- 5.4.2 Stirnabzug.- 5.4.3 Gitterschnittest.- 5.4.4 Sandrieseltest.- 5.4.5 Reibradverfahren.- 5.4.6 Streulichtmessungen.- 5.4.7 Rasterelektronenmikroskopie (REM).- 6 Ergebnisse der Versuche.- 6.1 Plasmamodifikation.- 6.1.1 Einfluß der Plasmamodifikation auf den Kontaktwinkel.- 6.1.1.1 Einfluß der Leistungsdichte und der Ätzgaszusammensetzung.- 6.1.1.2 Einfluß der Ätzzeit und der Ätzgaszusammensetzung.- 6.1.1.3 Einfluß der Ätzzeit und der Leistungsdichte.- 6.1.2 Einfluß der Plasmamodifikation auf die Oberflächenstruktur.- 6.1.2.1 Einfluß der Ätzdauer und der Leistungsdichte.- 6.1.2.2 Einfluß der Leistungsdichte und der Ätzgasmischung.- 6.2 Beschichtung.- 6.2.1 Abscheidung von SiOx-Schichten.- 6.2.2 Abscheidung von AlOx-Schichten.- 6.2.3 Abscheidung von SnOx-Schichten.- 6.2.4 Abscheidung von MgOx-Schichten.- 6.2.5 Zusammenstellung der Versuchsparameter.- 6.3 Einfluß der Plasmamodifikation auf die Haftfestigkeit.- 6.3.1 Einfluß der Ätzdauer und der Ätzleistungsdichte.- 6.3.2 Einfluß der Ätzleistungsdichte und der Ätzgasmischung.- 6.3.3 Zusammenhang zwischen dem Kontaktwinkel und der Haftfestigkeit.- 6.4 Einfluß der Beschichtungsparameter auf die Haftfestigkeit.- 6.4.1 Einfluß der Schichtdicke.- 6.4.2 Einfluß der Biasspannung.- 6.5 Optische Eigenschaften und Verschleißfestigkeit der abgeschiedenen Schichten.- 6.5.1 Transmission der abgeschiedenen Schichten.- 6.5.2 Streulichtanteil in der Transmission.- 6.5.3 Verschleißfestigkeit der Metalloxidschichten.- 6.5.3.1 Abhängigkeit des Verschleißverhaltens von der Biasspannung.- 6.5.3.2 Korrelation zwischen Haftfestigkeit und Verschleißverhalten.- 7 Anwendungen.- 7.1 Verschleißschutzschichten für Motorradhelmvisiere.- 7.2 Verschleißschutzschichten in der Automobilindustrie.- 7.3 Verschleißschutzschichten in der Leuchtmittelindustrie.- 7.4 Weitere mögliche Anwendungen.- 8 Zusammenfassung und Ausblick.- 9 Literaturverzeichnis.