DE2263480A1 - Schutzschicht auf unterlagen zum schutz gegen mechanische und chemische einfluesse - Google Patents

Schutzschicht auf unterlagen zum schutz gegen mechanische und chemische einfluesse

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DE2263480A1
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Norbert Buechel
Elmar Dr Ritter
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OC Oerlikon Balzers AG
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Description

τ?3 HOCF^/AKITTTM ^M^F, Heinrich Hc rl ^-S^,r ,6.. D £ Frankfurt 7M 90
"Schutzschicht auf Unterlagen zürn Schutz gegen mechanische und. chemische Einflüsse"
Die .vorliegende Erfindung stellt sich zur Aufgabe Schutzschichten für Unterlagen, insbesondere für optische Elemente, wie Linsen, Spiegel und dgl. bereitzustellen, um diese gegen schädigende mechanische und chemische Einflüsse und insbesondere auch gegen Benetzung durch Wasser oder wässrige Lösungen zu schützen. Die Anfälligkeit von Oberflächen gegen derartige Einflüsse beruht in nicht geringem. Masse darauf, dass sie durch V/asser benetzt worden können, denn viele aus der Atmosphäre stasKsende oder durch Berührung auf die Oberflächen aufgebrachte Substanzen, z. B. Salze entfalten eine korrodierende Wirkung erst in wässriger Lösung, die sich in feuchter Luft als dünne Schicht an der Oberfläche bilden kann.
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Es sind zwar schon vielfach Schutzschichten fi\v Oberflächen vorgeschlagen und verwendet worden. In der Optik wurden bisher hauptsächlich Schichten aus harten möglichst wenig wasserlöslichen anorganischen Substanzen benutzt, die im Vakuum durch thermisches Verdampfen oder Kathodenzerstäubung aufgebracht werden konnten. Als Schutzschichten gegen Abrieb und Kratzer, also gegen mechanische Einwirkungen haben sich z.B. Quarzschichten oder Schichten aus anderen harten Oxiden sehr bewährt. Auch als Schutz gegen chemische Einflüsse sind sie wirksam, doch, wie die Erfahrung gelehrt hat, leider nur in beschränktem Masse. Wie nämlich Testversuche ergeben haben,' tritt früher oder später dennoch eine Schädigung ein, wenn die mit den Oxidschichten bedeckten Oberflächen der Einwirkung wässriger Lösungen von Salzen, Säuren, Laugen und dgl. ausgesetzt werden.
Es wurde nun gefunden, dass die in einer elektrischen Glimmentladung in einer siliciuraorganische Verbindungen enthaltenden Atmosphäre auf Oberflächen erhältlichen Niederschläge zur Lösung der obenerwähnten Aufgabe hervorragend geeignet sind.
Die Erfindung bezieht sich derngemäss auf die Verwendung von durch eine elektrische Glimmentladung im Dampf von silieium-
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■·■··*'-■■■-.
organ!sehen Yerbindungen auf Oberflächen von Gegenständen erhaltenen Niederschlägen als Schutzschichten zum Schutz gegen schädigende mechanische und chemische Einwirkungen.
Die Herstellung der genannten Schichten ist in der Literatur besehrieben worden und es ist bereits vorgeschlagen worden, sie als Isolationsschichten für elektrische Kondensatoren zu verwenden. Die besondere Brauchbarkeit der genannten Niederschläge als Schutsschichten für den vorgegebenen Zweck v/ar bisher nicht bekannt.
Für die Herstellung der Schutzschichten für den erfindungsgemässen Zweck haben sich als Ausgangsstoffe besonders die Polysiloxane darunter vor allem die Polydimethylsiloxane als geeignet erwiesen. · -
Schutzschichten für den Zweck der Erfindung können in einer konventionellen Beschichtungsani age mit Glinimentladungseinrichtung z. B. folgendermassen erhalten werden:
In die mit den zu beschichtenden Gegenständen beladene, bereits · evakuierte Anlage wird über ein Ventil der Dampf der gewählten siliciurnorganischen Verbindung z.B. eines Silikonöles oder, eines Polymcthylsiloxanä eingeführt, bis darin ein Druck erreicht ist, welcher zur Aufrechtorbaltung einer Glimmentladung -in
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der betreffenden Anlage genügt; in den Üblichen Anlagen benötigt man hiefür einen Druck von einigen Hundertstel Torr. In dieser Dampfatmosphäre wird sodann die Glimmentladung gezUndet, am einfachsten zwischen einer isoliert«*-aufgestellten Hochspannungselektrode einerseits und der V/and der BeSchichtungsanlage andererseits. Es hat sich bewahrt, eine Glimrnstromäichte Von ca. 0,5 wA pro Quadrataentimeter (bezogen auf die Fläche der Glimmelektrode) anzuwenden, Wöfcu In einem Beispielsfalle eine Sntladungsspannung von 4 KV (negativer Pol an der Glimmelektrode) benötigt wurde. Zur Erzielung gleiclmässig dicker Schichten sollte der Abstand »wischen der Glimmelektrode und den zu beschichtenden Substraten nicht kleiner als 15 cm sein. Die angegebenen Daten variieren natürlich je nach Anlage* Die Anordnung der Substrate in der Anlage soll so getroffen werden, dass diese sich während der Entladung innerhalb des Plasmas befinden.
Bei einer solchen elektrischen Glimmentladung wMöhfit auf die Substrate ein Belag auf. Es hat sich gezeigt, dass (lie Aufwachsgeschwindigkeit, welche anfänglich· z* -fi* l/Sniii (Nanometer) pro Sekunde beträgt,, allmählich abnimmt und dies lieh eine maximale Schichtdicke von ca.. 15 bis 25. tau wird, die sich auch bei fortgesetzte? Entladung nieht mehr vergrösserfc. Ss ist 'empfehlenswert diese maximale Dicke eu
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wirklichen, urn den grosstmöglichen Schutz su erzielen« Man erkennt da.s Erreichen dieser maximalen Dicke daran, dass die AuFwachsgeschv.'indigkeit (welche mit den in Beschichtungsanlagen üblichen Messeinrichtungen gemessen werden kann) auf Null abfällt.
Die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schutzschichten besitzen eine relativ hohe Härte, haften gut auf den Unterlagen und sind praktisch undurchlässig für Flüssigkeiten und Dämpfe. Die Erprobung hat gezeigt, dass sie nicht nur gegen Wasser beständig sind, sondern in hohem Masse auch gegen Säuren und Laugen. Z.B. konnte bei einem Test nach einer 15 Min. dauernden Einwirkung einer 5 ^igen NaOH-Lauge noch keine Schädigung der- Schicht bzw. einer darunterbefindlichen Alurainiumschieht auf einer Glasoberfläche festgestellt werden· Für den Schutz optischer Teile unter ungünstigen klimatischen Verhältnissen ,(Tropenklima) besonders erfolgversprechend ist die Tatsache, dass bei einem Testversuch 70° heisse Luft von 100 fa relativer Feuchtigkeit nach 10 Tagen Einwirkung noch keine Schädigung zu bewirken vermochte, ·
Der Umstand, dass die Schutzschichten gemäss Erfindung von V/as^· ser schwer benetzt werden, macht sie insbesondere auch für Fensterscheiben, Brillengläser, Frontlinsen optischer Beobachtungs-
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instrumente etc. sehr geeignet, um diese im Regen benutzen zu können oder gegen Beschlagen mit Feuchtigkeit zu schützen,
Auch eine Verbesserung des mechanischen Oberflächenschutzes wird durch die erfindungsgemäss vorgeschlagenen Schutzschichten erzielt. Es zeigt sich nämlich, dass diese Schichten einen sehr geringen Reibungskoeffizienten auf v/ei seil, so dass sie wegen ihrer guten Gleiteigenschaften dem Abrieb besser v/iderstehen können. Auch ihre Temperaturbeständigkeit ist gut; Schichten mit einer Beständigkeit bis 200 C herzustellen, bereitet keine Schwierigkeit.
Die Unterlagen, die erfindungsgemäss geschützt werden können, können ihrerseits bereits andere Schichten, etwa Aufdampf- schichten tragen. Z.B. kann die verletzliche Metallschicht eines Öberflächenspiegels auf diese Weise geschützt werden. yiele Anwendungen, für die bisher aufgedampfte anorganische Schutzschichten verv/endet wurden, kommen für die Anv/endung der Erfindung in Frage.
Ein besonderer Vorteil der Schutzschichten nach der Erfindung liegt noch darin, dass sie leicht auch auf gekrümmte Flächen aufgebracht v/erden können, im Gegensatz zu aufgedarapften Schic ten, bei deren Herstellung der Winkel, unter vielehern der Dampf
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strahl auf die zu beschichtende Flache auftrifft, für die
eine
Qualität der Schient/gans entscheidende Rolle spielt und außerdem bei Körpern mit unregelmäßiger Oberfläche die Gefahr.der Sehattenbildung besteht. Bei der GlimmentladungS'-beschichtung dagegen werden auch uhregelmässig geformte Flächen mehr oder weniger gleichmässig mit einem Niederschlag bedeckt. Es ist ohne weiteres möglich., mit der bekannten Herstel* lungstechnik Schichten zu erhalten, Vielehe eine geringe optische Absorption und Lichtstreuung aufweisen und eine so gleichmassige Dicke besitzen, dass sie sieh sogar als Interferenzschiehten eignen, Wegen dieser Eigenschaften sind sie besonders auch als Schutzschichten für optische Elemente verwendbar»
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Claims (3)

-P- t 2263A80 PATENT ANSPRUEC H E
1. Verwendung von durch eine elektrische Glimmentladung im Dampf von siliciumorganischen Verbindungen auf Oberflächen von Gegenständen erhaltenen Niederschlagen als Schutzschichten zum Schutz gegen schädigende mechanische und chemische Einwirkungen .
2. Verwendung gemäss Patentanspruch 1 von durch eine elektrische Glimmentladung im Dampf von Polysiloxanan erhaltenen Niederschlagen.
3· Verwendung gemäss Patentanspruch 1 von durch eine elektrische Glimmentladung im Dampf von Dimethylsiloxan erhaltenen Niederschlagen.
l\. Verwendung gemäss Patentanspruch/von Niederschlagen als Schutzschichten gegen Benetzung durch Wasser.
5. Verwendung gemäss Patentanspruch 1 von Niederschlägen als Schutzschichten für andere auf Unterlagen aufgebrachte dünne Schichten.
r). Verwendung gemäss Patentanspruch 1 von Niederschlägen als v^hnt/'jchj chten für gekrümmte Oberflächen.
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7. Verwendung gemäss Patentanspruch 1 von Niederschlagen als Schutzschichten für optische Elemente.
8. Verwendung gemäss Patentanspruch 1J von Niederschlagen als· Schutzschichten für Brillengläser,
PR-7298
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DE2263480A 1972-01-24 1972-12-27 Schutzschicht auf unterlagen zum schutz gegen mechanische und chemische einfluesse Pending DE2263480A1 (de)

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