KR20140148409A - 코팅된 물품 및 화학적 기상증착방법 - Google Patents

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Abstract

코팅된 물품 및 화학적 기상 증착 방법이 기술된다. 코팅된 물품은 화학적 기상 증착 방법에 의해 코팅된 물품에 도포된 작용화층을 포함한다. 작용화층은 산화 후 작용화된 층, 오가노플루오로 처리된 층, 플루오로실란 처리된 층, 트리메틸실란 처리된 표면, 오가노플루오로트리알콕시실란 처리된 층, 오가노플루오로 실릴하이드라이드 처리된 층, 오가노플루오로 실릴 처리된 층, 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란 처리된 층, 오가노플루오로 알코올 처리된 층, 펜타플루오로프로판올 처리된 층, 알릴헵타플루오로이소프로필 에테르 처리된 층, (퍼플루오로부틸)에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로옥틸) 에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로알킬)에틸렌 처리된 층 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 층이다. 상기 방법은 작용화층을 도포하는 단계를 포함한다.

Description

코팅된 물품 및 화학적 기상증착방법{Coated Article and Chemical Vapor Deposition Process}
[우선권]
본 출원은 "코팅, 코팅된 물품 및 코팅을 도포하는 방법"이란 명칭으로 2012년 3월 26일자로 출원된 미국 가특허출원 제61/615,559호의 우선권 및 이익을 주장하며, 이의 전체 내용은 본 명세서에서 참고로 인용한다.
[분야]
본 출원은 코팅, 코팅된 물품 및 코팅방법에 관한 것이다. 더욱 특히, 본 발명은 기상증착코팅(vapor deposition coating)에 관한 것이다.
흔히, 기판의 표면은 원하는 성능 특성들을 포함하지 않는다. 특정의 바람직한 성능 특성들을 포함하지 않으면 특정의 환경에서 표면분해, 특정의 성능 요구 사항을 부합할 수 없는 것 또는 이들의 조합을 초래할 수 있다. 예를 들면, 특정의 환경에서, 금속, 유리 및 세라믹 표면은 마모 및 다른 바람직하지 않은 표면 작용들 예를 들면 화학 흡착, 촉매 활성, 부식 공격, 산화, 부산물 축적 또는 부착(stiction) 및/또는 다른 바람직하지 않은 활성에 적용될 수 있다.
바람직하지 않은 표면활성은 다른 분자의 화학흡착, 다른 분자의 가역 및 비가역 물리 흡착, 다른 분자들과의 촉매 반응성, 외래종들(foreign speies)로터 공격, 표면의 분자 파괴, 기판의 물리적 손실 또는 이들의 조합을 야기할 수 있다.
특정의 원하는 성능 특성들을 부여하기 위하여, 수소화 규소 표면 및 불포화 탄화수소 반응물은 금속촉매의 존재하에 반응할 수 있다. 이러한 방법들은 처리 시스템으로부터 이러한 촉매의 완전한 제거가 흔히 어렵고, 촉매의 존재가 바람직하지 않은 표면 활성을 재도입할 수 있다는 결점들로 시달리고 있다. 비정질 실리콘계 화학적 기상 증착 재료는 또한 알칼리성 높은 pH 매체에 의한 용해에 민감하므로, 이러한 환경에서 이들의 사용을 제한한다.
코팅은 표면에 도포되어 바람직하지 않은 표면 활성으로부터 이를 보호할 수 있다. 표면에 코팅을 부착하는 한 가지 공지된 방법은 화학적 기상 증착 (또한 통상적으로 CVD 라 칭함)이다. 일반적으로, 화학적 기상 증착은 소정의 지속시간 동안 제어된 대기 및 온도 조건하에 기상에서 고체 물질을 부착하여 코팅을 형성한다. 화학적 기상 증착은 소정의 분자를 첨가하기 위하여 1차 처리한 다음 작용화 (표면 반응)을 포함할 수 있다.
그러나, 일반적으로 화학적 기상 증착의 사전 사용에도 불구하고, 규소, 탄소 및 수소를 포함한 분자들은 이전에 화학적 증착 전구체로서 사용하기에 바람직하지 못한 것으로 간주되었거나 또는 플라즈마 및 마이크로파 장과 같은 추가적 부착 에너지의 존재하에 다른 화학적 증착 전구체와 함께 적용되었다. 따라서 이러한 분자와 관련된 특성들은 이전에 열적 화학적 기상 증착 기술을 통해 실현되지 못하였다.
따라서, 상술한 결점중의 하나 이상을 겪지 않는 코팅, 코팅된 물품 및 코팅을 도포하는 방법이 당해 기술분야에서 바람직할 것이다.
본 발명의 실시태양에 따르면, 코팅된 물품은 화학적 기상 증착에 의해 코팅된 물품에 도포되는 작용화층을 포함한다. 상기 작용화층은 산화 후 작용화된 층(oxidized-then-funtionalized layer), 오가노플루오로 처리된 층, 플루오로실란 처리된 층, 트리메틸실란 처리된 표면, 오가노플루오로트리알콕시실란 처리된 층, 오가노플루오로 실릴하이드라이드 처리된 층, 오가노플루오로 실릴 처리된 층, 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란 처리된 층, 오가노플루오로 알코올 처리된 층, 펜타플루오로프로판올 처리된 층, 알릴헵타플루오로이소프로필 에테르 처리된 층, (퍼플루오로부틸)에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로옥틸) 에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로알킬)에틸렌 처리된 층 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 층이다.
본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 화학적 기상 증착 공정은 화학적 기상 증착에 의해 물품에 작용화층을 도포하는 단계를 포함한다. 상기 작용화층은 산화 후 작용화된 층, 오가노플루오로 처리된 층, 플루오로실란 처리된 층, 트리메틸실란 처리된 표면, 오가노플루오로트리알콕시실란 처리된 층, 오가노플루오로 실릴하이드라이드 처리된 층, 오가노플루오로 실릴 처리된 층, 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란 처리된 층, 오가노플루오로 알코올 처리된 층, 펜타플루오로프로판올 처리된 층, 알릴헵타플루오로이소프로필 에테르 처리된 층, (퍼플루오로부틸)에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로옥틸) 에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로알킬)에틸렌 처리된 층 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 층이다.
본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 화학적 기상 증착 방법은 재료를 분해하여 물품 상에 층을 형성하는 단계, 상기 층을 산화하여 산화층을 형성하는 단계 및 상기 산화층을 작용화시키는 단계를 포함한다. 상기 작용화층은 산화 후 작용화된 층, 오가노플루오로 처리된 층, 플루오로실란 처리된 층, 트리메틸실란 처리된 표면, 오가노플루오로트리알콕시실란 처리된 층, 오가노플루오로 실릴하이드라이드 처리된 층, 오가노플루오로 실릴 처리된 층, 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란 처리된 층, 오가노플루오로 알코올 처리된 층, 펜타플루오로프로판올 처리된 층, 알릴헵타플루오로이소프로필 에테르 처리된 층, (퍼플루오로부틸)에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로알킬)에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로옥틸)에틸렌 처리된 층 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 층이다.
본 발명의 또 다른 일 실시형태에 따르면, 화학적 기상 증착 방법은 100℃ 이상의 소정 온도, 1기압 이상의 소정의 압력 및 적어도 3 분의 지속시간 동안 물품을 가열하여 상기 물품을 전처리하는 단계, 재료를 분해하여 물품상에 층을 형성하는 단계, 상기 층을 산화시켜 산화층을 형성하는 단계 및 상기 산화 층을 작용화시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시형태의 추가 양상들은 본 명세서에 기술된다. 전술한 바와 같은 특징들은 물론 본 출원의 다른 특징들 및 이점들은 다음의 도면 및 상세한 설명으로부터 당업자에게 인식되고 이해될 것이다.
도 1은 본 발명의 실시형태에 따른 재료의 분해로부터 형성된 층과 코팅을 갖는 물품의 개략도를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 실시형태에 따른 방법의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시형태에 따라 형성된 작용화층과 코팅을 갖는 물품의 개략도를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시형태에 따라 형성된 산화층과 코팅을 갖는 물품의 개략도를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시형태에 따라 형성된 산화층과 코팅을 갖는 물품의 개략도를 나타낸다.
도 6은 본 발명의 실시형태에 따라 형성된 산화 후 작용화 층과 코팅을 갖는 물품의 개략도를 나타낸다.
도 7은 본 발명의 실시형태에 따라 형성된 산화 후 작용화 층과 코팅을 갖는 물품의 개략도를 나타낸다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 재료의 분해로부터 형성된 층을 갖는 물품의 오제(Auger) 전자 분광법 플롯을 도시한다.
도 9는 본 발명의 실시형태에 따라 재료의 분해에 이어 물에 의한 산화로부터 형성된 층을 갖는 물품의 오제 전자 분광법 플롯을 도시한다.
도 10은 본 발명의 실시형태에 따라 형성된 산화 후 작용화 층을 갖는 물품의 오제 전자 분광법 플롯을 도시한다.
도 11은 본 발명의 실시형태에 따라 코팅된 표면을 갖는 어플리케이션을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 실시형태에 따라 코팅된 표면을 갖는 어플리케이션을 나타낸다.
가능한 한, 동일한 참조 번호는 동일한 부분을 표현하기 위해 도면 전체에서 사용될 것이다.
코팅, 피복된 물품 및 코팅을 도포하는 방법이 제공된다. 본 발명의 실시형태는 코팅에 경도, 불활성, 화학 부식 저항성, 적응성(tailorability), 소수성, pH 저항성, 부식 방지성, 부착 방지, 안티-코킹(anti-coking), 마모 저항성 또는 그의 조합에 관한 추가적인 특성들을 포함시키게 한다.
코팅 공정 200 (도 2 참조)는, 예를 들어, 도 1에 도시된 바와 같이 물품 103의 기판 100 상에 코팅 101을 형성한다. 물품 103은 층 102을 제어 가능하게 부착하는 코팅공정 10을 통하여 달성된 표면 특성들을 갖는 표면 105를 포함한다. 층 102는 기판 100, 코팅 101, 물품 103 또는 그의 조합에 표면 효과를 부여한다. 표면효과는 기판 100의 표면 105내로 층 102 및/또는 코팅 101을 분산시킴으로써 제공된다. 기판 100은 임의의 적합한 기판, 예컨대 금속 기판 (철 또는 비철), 스테인리스 강, 유리 기판, 세라믹 기판, 세라믹 매트릭스 복합 기판, 복합 금속 기판, 코팅된 기판, 섬유 기판, 호일 기판, 필름 또는 이들의 조합이다. 일 실시형태에서, 도 3에 도시된 바와같이, 코팅 공정 200은 층 102로부터 작용화 층 110을 형성한다. 일 실시형태에서, 도 4-5에 도시된 바와 같이, 코팅 공정 200은 층 102로부터 산화층 107을 형성한다. 일 실시형태에서, 도 6-7에 도시된 바와 같이, 코팅 공정 200은 산화층 107로부터 산화 후 작용화된 층 109를 형성한다.
도 2와 관련하여, 코팅 공정 200은 전처리 (단계 202), 분해 (단계 204), 작용화 (단계 206), 산화 (단계 208), 산화 후 작용화 (단계 210), 작용화 후 산화 (단계 212) 또는 이들의 조합을 포함한다. 일 실시형태에서, 코팅 공정 200은 전처리 (단계 202) 및 분해 (단계 204)를 포함하거나, 이들로 이루어지거나 또는 이들로 본질적으로 이루어진다. 일 실시형태에서, 코팅 공정 200은 전처리 (단계 202), 분해 (단계 204) 및 작용화 (단계 206)를 포함하거나, 이들로 이루어지거나 또는 이들로 본질적으로 이루어진다. 일 실시형태에서, 코팅 공정 200은 전처리 (단계 202), 분해 (단계 204), 산화 (단계 208) 및 산화 후 작용화 (단계 210)를 포함하거나, 이들로 이루어지거나 또는 이들로 본질적으로 이루어진다. 일 실시형태에서, 코팅 공정 200은 전처리 (단계 202), 분해 (단계 204), 작용화 (단계 206), 산화 (단계 208) 및 산화 후 작용화 (단계 210)를 포함하거나, 이들로 이루어지거나 또는 이들로 본질적으로 이루어진다. 전처리 (단계 202)는 챔버, 표면 105, 기판 100 또는 이들의 조합을 제조하기 위해 채용한 임의의 적절한 기술들이거나 또는 이들을 포함한다. 일 실시형태에서, 챔버는 예를 들면 가스를 화학적 기상 증착 챔버 안에 및 밖으로 가스를 유동시키기 위해 관접속을 갖는 화학적 증기 증착 챔버이다. 추가의 실시형태에서, 상기 챔버는 하나 이상의 출구 관에 연결된 진공 및/또는 복수개의 가스 스트림을 제공하고 제거하기 위해 구성된 복수개의 제어 입구 및 출구를 포함한다.
전처리 (단계 202)에 적합한 기술들은 기판 100 및/또는 표면 105의 세정, 예열 또는 분리, 표면 처리 기술, 챔버의 배기 (예를 들면, 제어된 분위기를 제공하는 챔버내에 가스의 유동 및/또는 진공의 유지), 챔버의 플러싱/퍼징 (예를 들면, 질소, 헬륨 및/또는 아르곤 등의 불활성 가스 함유) 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 제한되는 것은 아니다. 일 실시형태에서, 열원은 예를 들면, 물을 탈착하고 표면 105로부터 오염물을 제거하기 위해 챔버 내의 온도를 제어한다. 일 실시형태에서, 가열은 약 100℃ 이상 (예를 들면 약 450℃)의 소정의 온도에서 및/또는 소정의 압력 (예를 들어 약 1기압 내약 약 3기압, 약 1기압 내지 약 2기압, 약 2 기압 내지 약 3 기압, 약 1 기압, 약 2 기압, 약 3 기압 또는 임의의 적절한 조합, 서브-조합, 범위 또는 서브-범위)에서 수행한다. 일 실시형태에서, 가열은 소정의 기간 (약 3분 내지 약 15시간, 약 0.5 시간 내지 약 15 시간, 약 3 분, 약 0.5 시간, 약 2시간, 약 15 시간 또는 임의의 적절한 조합, 서브-조합, 범위 또는 서브-범위) 동안 수행한다.
분해(단계 204)은 하나 이상의 전구체 재료의 열분해이거나 또는 이를 포함한다. 일 실시형태에서, 전구체 재료는 예를 들면 기체 형태의 디메틸실란이거나 또는 이를 포함한다. 일반적으로, 디메틸실란은 그것에 대한 수요가 적기 때문에 쉽게 얻을 수 없다. 디메틸실란은 탄소를 포함하고 실란보다 훨씬 더 비싸기 때문에 일부 화학적 기상 증착 적용에서 바람직하지 않은 것으로 간주되어 왔다. 실란 및 디메틸실에 대한 모노메틸 유사체는 둘 다 자연 발화성이며 공기중에서 폭발할 수 있다. 디메틸실란은 가연성이 있지만, 자연 발화성은 없다. 따라서, 디메틸실란의 사용은 안전 위험을 감소시킨다. 추가적으로, 디메틸실란의 사용은 코팅 및/또는 화학적 저항성의 불활성를 초래하여, 기판 100의 표면 105를 보호한다. 다른 적합한 전구체 재료는 트리메틸실란, 디알킬실릴 디하이드라이드, 알킬실릴 트리하이드라이드 및 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 일 실시형태에서, 상기 재료들은 비-자연발화성, 예를 들면 디알킬실릴 디하이드라이드 및/또는 알킬실릴 트리하이드라이드이다.
분해 (단계 204)는 예를 들면 본원에서 참고로 인용되는 미국특허 제6,444,326호에 기재된 바와 같이 전구체 재료에 상응하는 임의의 적절한 분해 파라미터들을 포함한다. 층 102의 더 두꺼운 증착이 필요한 경우, 증착 (단계 202) 온도, 증착 (단계 202) 압력, 증착 (단계 202) 시간 또는 이들의 조합이 증가되거나 또는 감소된다. 코팅 101의 적절한 두께는 약 100 nm 내지 약 10,000 nm, 약 200 nm 내지 약 5000 nm, 약 300 nm 내지 약 1500 nm 또는 임의의 적절한 조합, 서브-조합, 범위 또는 서브-범위를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시형태에서, 복수개의 층 102는 증착 (단계 202)을 반복하여 도포된다. 일 실시형태에서, 분해 (단계 204) 압력은 약 0.01 psia 내지 약 200 psia, 1.0 psia 내지 약 100 psia, 5 psia 내지 약 40 psia, 약 1.0 psia, 약 5 psia, 약 40 psia, 약 100 psia, 200 psia 또는 그 안에서 임의의 적절한 조합, 서브-조합, 범위 또는 서브-범위이다. 일 실시형태에서, 분해 (단계 204) 온도는 약 200℃ 내지 600℃, 약 300℃ 내지 600℃, 약 400℃ 내지 약 500℃, 약 300℃, 약 400℃, 약 500℃, 약 600℃ 또는 그 안에서 임의의 적절한 조합, 서브-조합, 범위 또는 서브-범위이다. 일 실시형태에서, 분해 (단계 204) 시간은 약 10분 내지 약 24시간, 약 30분 내지 약 24시간, 약 10분, 약 30분, 약 15분, 약 24시간 또는 그 안에서 임의의 적절한 조합, 서브-조합, 범위 또는 서브-범위이다.
분해 (단계 204)는 예를 들면 비-분산 코팅 및/또는 열적으로 분해된 재료를 갖지 않는 코팅보다 개선된 화학적 저항성, 개선된 불활성 및/또는 개선된 접착성을 갖는 층 102를 형성한다. 층 102는 전구체 재료에 대응하는 임의의 적합한 열분해 재료를 포함한다. 열분해 재료는 전구체 재료를 분해하는데 충분한 소정의 압력 및 소정의 온도에서 분해 (단계 204)에 의해 형성되어, 부분압 희석제로서 예를 들면 질소, 헬륨 및/또는 아르곤 등의 불활성 가스로, 열분해 재료로부터 구성요소들을 기판 100 상에 부착한다.
일 실시형태에서, 상기 열분해 재료는, 이론에 의해 구속되는 것은 아니지만, 카르보실란으로부터 형성된 카르보실릴 (디실린 또는 트리실릴 단편)의 재조합인 것으로 여겨지는 디메틸실란을 포함하는 전구체에 상응하는 카르보실란(예를 들면 비정질 카르보실란)이거나 이를 포함한다. 일 실시형태에서, 상기 열분해 재료는 활성 부위로서 작용하는 분자, 예를 들어 실리콘, 탄소 및 수소 원자를 포함한다. 분자들은 층 102 내에 위치하고, 제1 부분 104 및 제2 부분 106을 포함한다. 일반적으로, 층 102의 제1 부분 104 및 제2 부분 106은 공간적으로 분해할 수 없다 (예를 들면, 제1 부분 104 및 제2 부분 106은 층 102 상에 부착된 분자에 의해 정의되며 또한 분자들은 층 102 전반에 걸쳐 배치될 수 있다). 더욱이, 용어 "제1" 및 "제2"의 사용은 두 개의 부분들 사이에 임의의 순차성, 양의 차이, 크기 차이 또는 다른 구분을 내포하는 것이 아니다. 반대로, 용어 "제1" 및 "제2"는 두개 부분의 분자 조성을 구별하는데 사용된다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 도 1에 도시된 바와 같이, 제1 부분 104는 실리콘을 포함하며, 또한 제2 부분 106은 탄소를 포함한다. 일 실시형태에서, 제1 부분 104 및 제2 부분 106은 층 102 전반에 걸쳐 임의로 함께 결합되어 있다.
도 8은 본 발명의 실시형태에 따른 오제 전자 분광법 측정에 의한 물품 103 전반에 걸쳐 실시형태의 조성을 도시한다. 도 8은 물품 103 내에 확산 영역 108를 도시한다. 오제 전자 분광법을 통해 확산층 108의 정확한 측정은 기판과 코팅의 표면 거칠기에 의해 상쇄될 수 있으며 또한 나타낸 결과들은 본 발명의 범위에 속하는 일 실시형태를 단지 예시하는 것으로 이해될 것이다. 따라서 오제 전자 분광법에 의해 측정시, 확산영역 108은 절대 측정이 아니라 코팅 공정 200에 따른 확산 메카니즘의 표현이다.
일 실시형태에서, 층 102의 조성은 C:Si:O의 약 1: 0.95: 0.12 비를 갖는다. 대조적으로, 일 실시형태에 따른 화학적 기상 증착 챔버 내로 도입된 디메틸실란의 조성은 C:Si의 약 2:1 비를 갖는다. 이론에 의해 한정되는 것은 아니지만, CHx (x = 0-3) 부분이 유지되며 또한 Si-C 결합이 파괴되는 것으로 믿어지며, 이것은 층 102가 Si-C결합의 비정질 배열을 포함하는 것을 나타낸다. 비정질 배열은 추가적인 이점들, 예를 들어 기판 100에 작용하는 인장 또는 압축력에 대해, 감소된 크래킹성 또는 플레이킹성, 증가된 접착성 또는 이들의 조합을 제공한다. 일 실시형태에서, 코팅 101 또는 유사한 코팅의 다수개 층은 두꺼운 층들이나 원하는 특성들을 위해 부착된다.
한 실시형태에서, 열분해 재료가 분해 (단계 204)를 통해 층 102를 형성할 때, 챔버가 정화된다. 정화는 챔버 내에 존재하는 잔류 분해 재료, 결합되지 않은 열 분해 재료 및/또는 다른 재료들 또는 구성요소들을 제거한다.
작용화 (단계 206)은 분해 (단계 204)로부터 분리단계이며 또한 예를 들면 도 3에 도시된 실시형태에 나타낸 바와 같이 층 102를 개질하여 작용화층 110을 형성한다. 작용화층 110의 적절한 두께는 약 100 nm 내지 약 10,000 nm, 약 200 nm 내지 약 5,000 nm, 약 300 nm 내지 약 1,500 nm 또는 그 안에서 임의의 적절한 조합 또는 서브-조합, 범위 또는 서브-범위를 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 작용화 (단계 206)은 챔버의 정화, 소정의 온도로 챔버의 가열, 챔버의 배기 또는 분해 (단계 204)와 관련하여 기술된 임의의 다른 적절한 파라미터들로 시작한다.
작용화(단계 206)에서, 결합제는 챔버 내로 도입된다. 결합제는 층 102 또는 층 102의 일부와 반응하며 및/또는 이들에 결합하여 작용화 층 110, 예를 들면 수소화 규소부분에 의해 형성된 카르보실릴 표면을 형성한다. 일 실시형태에서, 분해 (단계 204)에서 잔여 부분은 반응하며, 예컨대, 수소화 규소 및/또는 수소화 규소 작용기(디실릴 또는 트리실릴)은 H2C = C-R, HC≡C-R 또는 이들의 조합과 반응된다. 일 실시형태에서, 제1 부분 104의 전부 또는 일부에 결합된 R-기는 탄화수소, 치환된 탄화수소(예를 들면, 할로겐화), 카르보닐, 카르복실, 에스테르, 에테르, 아민, 아미드, 설폰산, 유기 금속 복합체, 에폭사이드 또는 이들의 조합에 의해 형성된다. 결합제의 분자들은 층 102에 결합되어 예를 들면 R-기와 탄소-실리콘 공유결합을 갖는 작용화층 110을 형성한다. 다른 적합한 결합제는 에틸렌, 프로필렌, 치환된 불포화 유기 분자, 하나 이상의 불포화 탄화수소기를 갖는 유기 시약 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 한정되지 않는다.
일 실시형태에서, R-기는 변형되어 표면 105의 특성들을 조절하고, 예를 들면 R-기로서 플루오로화 탄화수소를 사용하여 표면 105의 수소성을 증가시킨다. 일 실시형태에서, 플루오로화 탄화수소는 소수성 표면, 소유성 표면(oleophobic surface) 또는 이들의 조합을 형성한다. 이론에 의해 한정되는 것은 아니지만, 수소화 규소의 잔기는, 하이드로실릴화와 같은 불포화 작용기를 통하여, 층 102에 공유결합된 불포화 탄화수소기와 열적으로 반응하여 작용화층 110를 형성할 수 있는 것으로 여겨진다. 작용화 층 110은 R-기 및 탄소, 실리콘 및 수소 부분을 포함하는 공유결합된 R-기를 포함한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시형태에서, R-기는 촉매 및/또는 살균 특성들을 제공하는 유기금속 치환기를 포함한다.
산화 (단계 208) 또는 작용화 후 산화 (단계 212)는 소정의 산화 조건하에 반응성 산소종을 공여할 수 있는 임의의 적절한 화학 종 또는 산화제에 노출되어 산화 층 107를 형성하는 단계이거나 또는 이를 포함한다. 산화 (단계 208)은 층 102이고 도 3에 나타낸 작용화층 110을 형성한다. 작용화 후 산화 (단계 212)는 작용화층 110이고 작용화 후 산화 층 (도시되지 않음)을 형성한다. 층 102가 비정질 카르보실란인 일 실시형태에서, 산화 (단계 208) 또는 작용화 후 산화 (단계 212)에 의해 형성된 산화층 107은 비정질 카르복시실란이거나 또는 이를 포함한다. 일반적으로, 산화 (단계 208) 및 작용화 후 산화 (단계 212)는 코팅 101의 부피에 영향을 주는 벌크 반응이다. 일 실시형태에서, 산화 정도는 챔버 내에서 온도의 증가 또는 감소, 챔버 내의 노출시간, 희석 가스의 유형 및/또는 양 및/또는 다른 적절한 공정 조건에 의해 조절된다. 산화 정도의 조절은 산화층 107의 량 및/또는 깊이를 증가시키거나 감소시키며, 따라서 코팅 101의 마모 저항성 및/또는 경도를 증가시키거나 감소시킨다.
산화 (단계 208) 또는 작용화 후 산화 (단계 212)에 적합한 산화제는 물 (단독으로, 제로 공기와 함께 및/또는 불활성 가스와 함께), 산소, 공기 (단독으로, 비단독으로 및/또는 제로 공기로), 아산화 질소, 오존, 과산화물 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 본 명세서에서 사용되는 용어 "제로 공기"(zero air)는 총 탄화수소 약 0.1 ppm 미만을 갖는 대기를 의미한다. 일 실시형태에서, 산화제는 기체상 시약으로 구성된다. 기체 상으로 존재하는 기체상 처리제 (예를 들면, 디메틸실란 및/또는 질소)로 인하여, 가스상 산화제의 사용은 더욱 간단한 제조 규모, 더욱 이동가능한 공정 및 더욱 경제적인 공정을 초래한다.
산화 (단계 208) 또는 작용화 후 산화 (단계 212)에 사용되는 산화제는 산화층 107의 형성을 가능하게 하는 임의의 적절한 조작 조건에서 도입된다. 적절한 조작 조건은 불활성 가스의 존재 하에, 소정의 압력 (예를 들면 약 1 내지 200 psia), 소정의 온도 (예를 들면 약 450℃)로 처리, 소정의 지속시간 (예를 들면 약 2 시간), 분해 (단계 204)와 관련하여 상술한 다른 파라미터들 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다.
하나의 실시형태에서, 산화제의 선택된 종에 따라, 추가적인 특징들은 예를 들면 안전성을 위해 존재한다. 이러한 특징들은 반응을 안전하에 일으키는 크기, 중량 및/또는 부식 저항성을 갖는 챔버를 포함한다. 일 실시형태에서, 챔버내에 물을 산화제로서 안전하게 주입하기 위하여, 상당한 냉각이 사용된다. 예를 들어, 약 300℃ 이상의 소정의 온도에서 조작하는 챔버에 의한 실시형태에서, 상기 챔버는 먼저 약 100℃이하로 냉각되며, 이것은 자원들을 제조하는 에너지 및/또는 시간에 대한 드레인(drain)을 초래할 수 있다.
산화 (단계 208) 또는 작용화 후 산화 (단계 212)에 의해 형성된 산화 층 107은 사용된 산화제 및 조작 파라미터들에 해당하는 특성들을 포함한다. 일 실시형태에서, 층 102 및/또는 작용화층 110과 비교하여, 산화층 107은 과산화되며 및/또는 약 60o의 Si 웨이퍼상의 접촉각를 가지며, 증가된 양의 N-H, Si-OH 및/또는 C-OH기를 가지며, 깨지기 쉬운 스크래치 저항성을 가지며, 증가된 내산성을 가지며, 증가된 부식 저항성을 가지며 및/또는 이들의 조합을 포함한다.
산화층 107은 층 102, 작용화층 110에 대하여 여러 가지 비교 특성들을 포함하며 및/또는 산화층 107에 의한 실시형태들은 상이한 산화제에 의해 형성된다. 예를 들면, 산화층 107은 감소된 화학적 저항성을 가지며, 감소된 스크래치 저항성을 가지며, 감소된 경도를 가지며 또는 이들의 조합을 갖는다. 일 실시형태에서, 산화층 107은 산화되며 및/또는 약 86.6°의 Si 웨이퍼 상의 접촉각을 가지며, 감소된 마찰성 (예를 들면 제로 공기 및 물인 산화제에 의한 실시형태에 비하여)를 가지며, 감소된 내마모성 (예를 들면 제로 공기 및 물인 산화제에 의한 실시형태에 비하여)을 가지며, Si-O-Si기 (예를 들면 995.2cm-1의 비-수 작용화 피크에에 비하여 1026.9cm-1의 Si-O-Si피크의 성장을 갖는 FT-IR 데이터로 나타낼 수 있음)를 가지며 또는 이들의 조합을 갖는다. 일 실시형태에서, 산화층 107은 과산화되며, 감소된 량의 C-H기 (예를 들면 물 단독의 산화제에 의한 실시형태에 비하여)를 가지며, 감소된 량의 Si-C기 (예를 들면, 물 단독의 산화제에 의한 실시형태에 비하여)을 가지며, 증가된 량의 Si-OH/C-OH기 (물 단독의 산화제에 의한 실시형태에 비하여)을 가지며 또는 이들의 조합을 가진다. 일 실시형태에서, 산화층 107은 더 낮은 마찰계수 (예를 들면, 제로 공기 및 물인 산화제에 의한 실시형태에 비하여)을 가지며, 증가된 마모 저항성 (예를 들면, 제로 공기 및 물인 산화제에 의한 실시형태에 비하여)을 가지며, Si-O-Si 기들 또는 이들의 조합을 포함한다.
상기 층 102는 제1 접촉각을 가지며, 작용화 층 110은 제2 접촉각을 갖는다.층 102의 산화 (단계 208)를 거치지 않은 실시형태에서, 제1 접촉각은 제2 접촉각보다 작으며, 예를 들면 제1 접촉각은 304 스테인레스 강의 약 98.3°이상이며 제2 접촉각은 304 스테인레스 강의 약 100°이상이다. 작용화 층 110의 작용화 후 산화 (단계 212)를 거친 일 실시형태에서, 제1 접촉각은 제2 접촉각보다 높으며, 예를 들면 제1 접촉각은 304 스테인레스 강의 약 95.6°이상이며 제2 접촉각은 304 스테인레스 강의 약 65.9°이상이다. 작용화 층 110의 산화 (단계 208)를 거친 실시형태에서, 작용화층 110은 Si-O-Si기 및 감소된 량의 Si-H기 (예를 들면, 산화되지 않은 작용화층 110에 비하여)를 포함한다.
일 실시형태에서, 마찰계수는 산화 (단계 208)에 의해 감소된다. 예를 들어, 층 102의 산화 (단계 208)을 거친 일 실시형태에서, 층 102는 산화 (단계 208) 이전에 제1 마찰계수 (예를 들면, 약 0.97) 및 산화 (단계 208) 이후에 제2 마찰계수 (예를 들면 약 0.84)를 포함한다.
일 실시형태에서, 마모율은 산화 (단계 208)에 의해 감소된다. 예를 들어, 층 102의 산화 (단계 208)를 거친 실시형태에서, 층 102는 산화 (단계 208) 이전에 제1 마모율 (예를 들면, 4.73 x 10-4 mm3/N/m) 및 산화 (단계 208) 이후에 제2 마모율(예를 들면 약 6.75 x 10-5 mm3/N/m)를 포함한다.
산화제로서 물을 사용하는 산화 (단계 208)를 포함한 일 실시형태에서, 물품103은 도 9의 오제 전자 분광법 플롯에 도시된 바와 같은 조성 또는 이의 유사한 변동을 포함한다.
산화 후 작용화 (단계 210)은 상술한 바와 같은 작용화 (단계 206)의 임의의 특징들이거나 이들를 포함한다. 추가적로 또는 대안적으로, 산화 후 작용화 (단계 210)은 하나 이상의 재료의 열적 결합을 포함한다. 일 실시형태에서,상기 열적 결합은 (예를 들면 디실릴하이드라이드 또는 트리실릴하이드라이드 작용기를 사용하여) 표면 105에 트리메틸실란이다. 일 실시형태에서, 열적 결합은 (예를 들면 낮은 재료값 및/또는 생산 가능성 증가로 인하여 조작 비용이 감소하는) 오가노플루오로트리알콕시실란 또는 오가노플루오로 실릴하이드라이드이다.
일 실시형태에서, 산화 후 작용화 (단계 210)은, 예를 들면 표면을 가열 및/또는 변형시킴으로써, 산화층 107을 변형시켜서 예를 들면 도 10의 오제 전자 분광법 플롯 또는 유사한 플롯에 의해 예시된 바와 같이 도 6-7에 도시된 산화 후 작용화층 109 (예를 들면 오가노플루오로 처리 층)을 형성한다. 열, 노출시간, 희석가스 및 압력을 조절하여 산화 후 정도 (단계 210)을 일으킨다. 이러한 산화 후 정도 (단계 210)의 조절은 미리 결정된 특성들을 부여한다. 일 실시형태에서, 산화층은 약 300℃ 내지 600℃의 소정의 온도에서, 약 1 내지 24 시간 동안 및 약 5 내지 100 psia에서, 어떤 경우에는, 약 25 psia, 약 27 psia, 약 54 psia에서 또는 이들 사이의 임의의 적절한 범위에서 오가노실란 시약에 노출된다. 일 실시형태에서, 불활성 희석 가스, 예를 들면 아르곤 또는 질소가 반응을 돕기 위하여, 예를 들면 약 1 내지 100 psia의 부분압에서 사용한다.
이 실시형태에서, 산화 후 작용화 층 109는 오가노플루오로 처리를 적용함으로써 형성되며, 여기서 상기 오가노플루오로 처리는 (R)1-3Si(X)1-3이며, 여기서, R은 오가노플루오로기이고, 상기 X는 -H, -OH, -OR'이고, R'는 알킬기 또는 알콕시기, 예를 들어 메톡시기, 에톡시기 또는 부톡시이다. 추가적으로 또는 대안적으로, R 및/또는 R'는, 이들로 제한되지 않지만, 알킬, 아릴, 할로겐화 알킬 및 아릴, 케톤, 알데히드, 아실, 알코올, 에폭시 및 니트로-유기, 유기금속 작용기 또는 이들의 조합을 포함하는 임의의 적절한 기에 상응한다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시형태에서, 산화 후 작용화층 109는 오가노플루오로 실릴 (예를 들면, 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란), 임의의 적절한 오가노플루오로 알코올 (예를 들면 펜타플루오로프로판올), 임의의 적절한 플루오로실란 또는 이들의 조합을 포함하는 오가노플루오로 처리에 의해 형성된다. 일 실시형태에서, 상기 플루오로 실란은 다음과 같은 화학식을 갖는다:
Figure pct00001
이 실시형태에서, X는 H 또는 알콕시기(예를 들면, 메톡시, 에톡시 또는 부톡시를 포함함)를 나타내고, Y는 X 또는 R 성분을 나타내고, Z는 X 또는 R 성분을 나타내고, 또한 R은 구조식 CF3(CH2)n을 갖는 오가노플루오로 작용기를 나타낸다.
일 실시형태에서, 상기 산화 후 작용화 층 109는 증가된 소유성 및/또는 소수성을 가진다. 일 실시형태에서, 상기 산화 후 작용화 층 109는 경면 표면 상의 탈이온수에 대한 접촉각 약 50°이상, 약 55°이상, 약 60°이상, 약 65°이상, 약 60°내지 약 70°, 약 60°, 약 62°, 약 65°, 약 67°, 61.7°, 67.4°, 74.7° 또는 이의 적절한 범위, 서브-범위, 조합 또는 서브-조합을 갖는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시형태에서, 산화 후 작용화 (단계 210)은 폴리테트라플루오로에틸렌보다 더 큰 경면표면 상의 탈이온수에 대한 접촉각, 예를 들면 적어도 약 30°, 적어도 약 40°, 적어도 약 60°, 적어도 약 30° 및 약 60° 또는 이의 임의의 적절한 범위, 서브-범위, 조합 또는 서브-조합을 초래한다.
일 실시형태에서, 산화 후 작용화 층 109는 거친 표면 상의 10W40 모터 오일에 대한 접촉각 약 80°이상, 약 90°이상, 약 100°이상, 약 105°이상, 약 80°내지 약 110°, 약 80°, 약 81°, 약 100°, 약 105°, 81.0°, 100.2°, 105.1° 또는 이의 임의의 적절한 범위, 서브-범위, 조합 또는 서브-조합을 갖는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시형태에서, 산화 후 작용화 층 109는 폴리테트라플루오로에틸렌보다 큰 거친 표면 상의 접촉각, 예를 들면 적어도 약 10°, 적어도 약 15°, 적어도 약 20°, 약 10°내지 약 25° 또는 이의 임의의 적절한 범위, 서브-범위, 조합 또는 서브-조합을 갖는다.
일 실시형태에서, 산화 후 작용화 층 109는 경면 표면 상의 탈이온수에 대한 접촉각 약 105°이상, 약 110°이상, 약 112°이상, 약 100°내지 약 114°, 약 110.3°, 약 112.1°, 약 113.7° 또는 이의 임의의 적절한 범위, 서브-범위, 조합 또는 서브-조합을 갖는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시형태에서, 산화 후 작용화 층 109는 폴리테트라플루오로에틸렌보다 적은 거울 표면 상의 탈이온수에 대한 접촉각, 예를 들면 약 1°, 약 2°, 약 1°내지 약 2° 또는 이의 임의의 적절한 범위, 서브-범위, 조합 또는 서브-조합을 갖는다.
일 실시형태에서, 산화 후 작용화 층 109는 거친 표면 상의 탈이온수에 대한 접촉각 약 140°이상, 약 145°이상, 약 140°내지 약 150°, 약 142.7°, 약 148.1° 또는 이의 임의의 적절한 범위, 서브-범위, 조합 또는 서브-조합을 갖는다. 추가적으로 또는 대안적으로, 일 실시형태에서, 산화 후 작용화 층 109는 폴리테트라플루오로에틸렌보다 큰 거친 표면 상의 탈이온수에 대한 접촉각, 예를 들면 약 25°, 약 30°, 약 20°내지 약 35° 또는 이의 임의의 적절한 범위, 서브-범위, 조합 또는 서브-조합을 갖는다.
일 실시형태에서, 산화 후 작용화층 109는 예를 들면 디메틸실란으로 형성된 작용화 층 110 및/또는 예를 들면 결합제로서 제로 공기에 의해 형성된 산화층 107보다 더 큰 부착 방지 특성들을 갖는다. 따라서 코팅 공정 200에서, 산화 후 작용화 층 109는 증가된 부착 방지성을 갖는다.
R-기를 변형 및 변화시킴으로써 또는 하이드록시 반응성이 가능한 다른 분자를 사용함으로써, 산화 후 작용화 층 109의 표면 특성들을 조절한다. 예를 들어, 일 실시형태에서, 상기 조절은 경도 및 부착방지성, 마모 저항성, 불활성, 전기화학 임피던스, 접촉각 또는 이들의 조합을 증가시키거나 또는 감소시키며, 따라서 처리, 분석, 가스, 오일 및 반도체 산업의 분야에서 사용되는 적용성 및 내구성을 팽창하는 물리적 성능 특징들을 부여한다. 일 실시형태에서, R-기는 탄화수소, 치환 된 탄화수소, 카르보닐, 카르복실, 에스테르, 에테르, 아민, 아미드, 설폰산, 유기 금속성 착물 및/또는 에폭사이드에 의해 형성된다. 이론에 의해 한정되는 것은 아니지만, 수산화 규소의 잔기는, 하이드로실릴화 메카니즘을 통해, 불포화 탄화수소기와 열적으로 반응하여, 코팅된 기판의 표면에 공유결합할 수 있는 것으로 여겨진다. 일 실시형태에서, 반응 챔버 내의 모든 노출 표면 상의 코팅 101은 R-기 및 탄소, 실리콘 및 수소 잔기를 포함하는 공유결합된 R-기를 포함한다.
일 실시형태에서, 산화 후 작용화 층 109 (예를 들면 오가노플루오로 처리 전에 층 102를 공기-산화시켜 형성된 디메틸실란계 카르보실란층을 노출시켜 형성됨)은 Si-OH 작용기의 손실 (예를 들면 3401.8 cm-1에서 FT-IR 피크를 기본으로 하는, 제로 공기 산화에 의한 산화층 107의 실시형태에 비하여), 접촉각 측정의 증가 (예를 들면, 산화 후 작용화 (단계 210) 이전에 약 50.9o에 비하여 경면-매끄러운 표면상의 탈이온수에 대해 약 111o), 약 1.00 Mohm의 소수성, 우수한 임피던스 (예를 들면 저주파 (Zlf)에서)의 존재 (제로 공기 산화에 의한 산화층 107로부터 Zlf = 약 7.27 kohm으로부터 증가됨) 및/또는 Nyquist 플롯으로부터 약 0.0.821의 터미널 Zr/Z1 비율 또는 이들의 조합을 포함한다.
일 실시형태에서, 코팅 101, 층 102, 작용화 층 110 및/또는 산화 후 작용화층 109는 예를 들면 임의의 적절한 표면 상에, 예를 들면 도 11 및 12에 예시된 하나 이상의 표면 상에, 부착방지 특성들을 포함한다. 도 11은 제1 표면 901 및 제2 표면 902가 접촉되어 왕복운동으로 서로에 대해 이동되고, 제1 표면 901 또는 제2 표면 902의 하나는 피스톤 헤드 903 상에 있으며, 제1 표면 901 또는 제2 표면 902의 다른 측은 실린더 904 상에 있는 적용예 또는 임의의 다른 적절한 이동부품을 예시한다. 도 12는 유체 표면 910이 이동하는 유체에 의해 접촉되는 적용예를 도시한다. 일 실시형태에서, 유체 표면 910은 가스 및/또는 액체 등의 유체가 화살표 912로 나타낸 바와 같이 유동하는 파이프 911의 내부 또는 유체 운동으로 유체와 접촉하는 임의의 다른 부분이다. 도12는 또한 외부 표면 913을 도시한다. 적절한 표면을 갖는 다른 적절한 구성요소 및 시스템은, 터빈 블레이드, 실린더 헤드, 크랭크 축, 캠축, 매니폴드, 밸브, 연통, 굴뚝, 증발기, 콘덴서, 코일, 연소챔버, 고정부(stationary part), 연료 연소챔버, 열교환 시스템 및 부재, 배기 시스템, 연료 시스템, 연료 분사 시스템 및 부분 또는 이들의 조합을 포함하지만, 이들로 제한되지 않는다. 따라서, 본 발명의 실시형태에서, 표면들은 탄소질 재료, 그을음, 코크스, 열적으로 분해된 탄화수소, 단백질, 생물학적 분자, 생물학적 유체 또는 이들의 조합과 같은 바람직하지 않은 재료들이 축적되는 것을 방지할 수 있는 낮은 표면 에너지를 가지고 있다.
일 실시형태에서, 코팅 101, 층 102, 작용화 층 110 및/또는 산화 후 작용화 층 109는 (예를 들어, 고체 및 액체로부터) 침식 및 부식에 대한 저항성을 포함한다. 침식 저항성은 표면에 접촉하는 충돌 입자 또는 스트림에도 불구하고 발생한다. 부식 저항성은 표면 돌기로서 형성되는 환경 및/또는 반응생성물과 표면이 반응하는 것을 방지함으로써 발생한다. 이러한 저항성들은 재료들의 접촉 상호작용에서 크랙 형성 및/또는 마모의 결과로서 발생하는 반응 생성물의 이탈을 방지한다.
다음 실시예들은 본 발명과 관련된 다양한 요소들을 나타낸다. 실시예들에 개시된 특성들 및 파라미터들은 본래 비교적이든 본래 예시적이든간에 발명의 상세한 설명에서 개시되는 것으로 간주되어야 한다.
실시예 1
제1 실시예는 450℃에서 8 psia 가스 하에 2 시간 동안 기판 100에 디메틸실란을 도입하여 층 102를 형성하는 것을 포함한다. 층 102는 경면 연마된 316 스테인레스 스틸 쿠폰 (약간 황변)에서 거의 감지할 수 없다 (즉 시각적으로 분별하기가 매우 어렵다). 측정들은 약 60o에서 증착 처리 전에 물 접촉각 데이터를 나타낸다. 디메틸실란으로의 증착 처리 후, 접촉 각은 약 102o로 증가한다. 층 102는 표시되어 있지 않지만, 데이터는 표면 105의 층 102 상에 카르보실 재료의 현저한 밀도를 갖는 극히 얇은 증착을 나타낸다. 층 102의 두께는 이용가능한 분광 기술이 코팅을 감지하는데 충분히 민감하지 않기 때문에 약 100 옹스트롬인 것으로 추정된다.
실시예 2
제2 실시예는 450℃에서 8 psia 가스 하에 15 시간 동안 기판 100에 디메틸실란을 도입하여 층 102를 형성하는 것을 포함한다. 층 102는 가시가능한 발광 무지개 색상 배열을 가지고 있다.
실시예 3
제3 실시예는 450℃에서 8 psia 가스 하에 15 시간 동안 기판 100에 디메틸실란을 도입하여 층 102를 형성한 다음 450℃에서 약 100 내지 200 psia 가스 하에 2 시간 동안 불활성 가스 중에 기판 100의 층 102를 물로 산화시켜 산화층 107를 형성하는 것을 포함한다. 제3 실시예는 표면 개질 화학용 작용성 부분 (Si-OH 또는 Si-H)의 부족과 같은 바람직하지 않은 결과를 나타낸다.
실시예 4
제4 실시예는 450℃에서 8 psia 가스 하에 15 시간 동안 기판 100에 디메틸실란을 도입하여 층 102를 형성한 다음 300℃에서 약 100 내지 200 psia 가스 하에 2 시간 동안 기판 100의 층 102를 산화제 혼합물로 산화시켜 제로 공기 산화에 의한 산화층 107를 형성하는 것을 포함한다. 산화제 혼합물은 제로 공기 및 물을 포함한다. 산화 층 107은 예를 들면 실시예 3에 비하여 과산화되고, C-H 기가 감소되고, Si-C기가 감소되고, Si-OH/C-OH기가 증가되는 것과 같은 바람직하지 않은 결과들을 나타낸다.
실시예 5
제5 실시예는 450℃에서 8 psia 가스 하에 15 시간 동안 기판 100에 디메틸실란을 도입하여 층 102를 형성한 다음 300℃에서 약 1 내지 200 psia 가스 하에 2 시간 동안 기판 100상에 층 102를 제로 공기로 산화시켜 산화층 107를 형성하는 것을 포함한다. 산화층 107은 Fr-IR 데이터 (브로드; 3414 cm-1)에서 관찰된 현저한 Si-OH 스트레치를 갖는 산화된 카르보실란 재료를 포함한다. 접촉각은 탈이온수에 대해 50.9o인 것으로 측정된다. 전기 화학적 임피던스 분광계는 저주파수 Zlf = 약 7.27 kohm에서 임피던스를 보여준다. 그리하여 표준 100 Cr6 볼 및 원형 선속도 3.00 cm/s를 통해 0.5N 힘을 적용하는 마찰계(Tribometer) (CSM 인스투르먼트 S/N 18-343)로 분석된 재료의 마모 저항성은 4.141 x 10-3 마모(mm3/N m)를 나타낸다. 실시예 3과 비교하여, 산화층 107은 더 낮은 마찰, 더 높은 마모 및 Si-O-Si 기의 존재를 갖는다.
실시예 6
제6 실시예는 실시예 2에서 형성된 층 102를 에틸렌으로 작용화시켜 작용화층 110을 형성하는 것을 포함한다. 작용화층 110은 304 스테인레스 스틸상에 98.3o 이상 및 85.1o 이하의 물 접촉각을 갖는다. FT-IR 데이터는 (1027 cm-1에서 스크래치를 기본으로) Si-O-Si기의 부족에 입각하여 적은 산화를 보여주며 또한 (2091 cm-1에서 스크래치를 기본으로) Si-H기의 량을 감소시켰다.
실시예 7
제7 실시예는 실시예 2에서 형성된 층 102를 에틸렌으로 작용화시켜 작용화층 110을 형성하는 것을 포함한다. 이어서, 작용화 층 110은 챔버에 첨가되는 5ml 탈이온수 (D1)에 의해 산화된다. 챔버는 밀폐 용기내에 제로 공기를 제거하기 위해 여러개의 질소 플러시 및 온화한 진공에 노출된다. 챔버 내의 온도는 약 2 시간 동안 450℃로 유지시킨 다음, 실온으로 돌아온다. 작용화 층 110의 산화는 작용화 후 산화층 111을 형성한다. 작용화 후 산화층 111은 95.6o 이상 및 65.9o 이하의 물 접촉각을 갖는다. FT-IR 데이터는 실시예 6에서 형성된 작용화 층 110에 비하여 (1027 cm-1에서 스크래치를 기본으로) Si-O-Si기의 량을 증가시키며 또한 (2091 cm-1에서 스크래치를 기본으로) Si-H기의 량을 감소시킨다.
실시예 8
제8 실시예는 450℃에서 8 psia 가스 하에 15 시간 동안 (디메틸실란의 증착에 의해 형성된) 층 102에 트리메틸실란을 도입하는 것을 포함한다. 제8 실시예는 기판 100 상에 가시적 또는 분광학적으로 측정가능한 코팅을 포함하지 않고, 물 접촉각 값에서 현저한 변화가 없기 때문에 분자 코팅의 징후가 없는 등 바람직하지 않은 결과들을 나타낸다.
실시예 9
제9 실시예는 450℃ 및 25 psia에서 재료를 포함하는 진공 챔버에 트리메틸실란을 첨가한 다음 약 10시간 동안 반응시키는 것을 포함한다. 얻어진 FT-IR 데이터는 Si-OH 작용기의 손실을 나타낸다. 접촉각은 탈이온수에 대해 99.1o인 것으로 측정되며, 이것은 소수성의 존재를 제시한다. 전기 화학적 임피던스 분광계는 저주파수 Zlf = 15.4 Mohm에서 임피던스를 보여준다. 또한 전기 화학적 임피던스 분광계는 Nyquist 플롯으로부터 0.072의 Bode플롯과 터미널 ZR/ZR비를 보여준다. 재료의 마모 저항성은 표준 100 Cr6 볼 및 원형 선속도 3.00 cm/s를 통해 0.5N 힘을 적용시키는 마찰계(Tribometer) (CSM 인스투르먼트 S/N 18-343)로 분석한 결과 5 x 10-4 마모(mm3/N m)를 나타내며, 이것은 미처리된 물질에 비하여 34배 증가다.
실시예 10
제10 실시예는 10시간 동안 450℃의 제1 조건, 7시간 동안 350℃의 제2 조건, 7시간 동안 375℃의 제3 조건 및 7시간 동안 400℃의 제4 조건에서 산화층 107에 첨가되는 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란을 포함한다.
제1 조건에서는, 얻어진 접촉각은 304 스테인레스 스틸에 108.26°이상 및 61.03°이며, 얻어진 코팅은 우수한 내 스크래치성 및 저주파수 (EIS Zlf = 10.24 MOhm)에서 고도의 전기 임피던스를 포함한다. 또한 높은 소수성이 철저한 산 노출 후에도 유지되는 (24시간 동안 실온에서 6M) 소수성 산 노출에서 주지된 부식 저항성이 있다. 보로실리케이트 유리 샘플상에 갈색 코팅의 외관은 450℃에서 오가노 플루오로 시약의 분해의 지표가 될 수 있다. 제2 조건에서, 얻어진 접촉각은 304 스테인레스 스틸에서 111.62° 이상 및 95.12°이하이고, 생성된 코팅은 우수한 내 스크래치성 및 낮은 주파수 (Zlf=167 kohm)에서 낮은 EIS 임피던스를 포함한다. 이것은 산화층과 불완전한 반응을 나타낼 수 있지만, 높은 접촉각은 적어도 오가노플루오로 시약의 부분 결합을 확인한다. 보로실리케이트 유리 라이너는 오가노플루오로 시약의 현저한 열분해가 없음을 나타내는 무색 외관을 가진다. 고니오미터(goniometer) 접촉각은 또한 고도의 소유성을 나타내며, 여기서 10W40 모터오일 접촉각은 경면 연마된 316 스페인레스 스틸 쿠폰상의 84.8o에서 측정한다. 제3 조건에서, 얻어진 접촉각은 304 스테인레스 스틸 상에서 112.67o 이상 및 102.29o이하이며 또한 얻어진 피복은 350℃ (Zlf = 1.0Mohm)에서 선행 조건에 걸쳐 우수한 스크래치 저항성 및 개선된 EIS 데이터를 포함한다. 유리 표면상에 갈색 잔류물의 징후가 없기 때문에, 오가노플루오로 시약의 열분해의 징후가 없고, 더욱이 개선된 EIS 데이터는 더욱 완전한 반응을 나타낸다. 양호한 소유성도 또한 유지되며, 그리하여 10W40 모터 오일과의 접촉각은 80.5°이다. 추가로, 이러한 표면의 열적 산화 저항성은 실내 공기에서 450℃ 오븐 속에 코팅된 쿠폰을 넣어서 시험한다. 열적 산화 노출 전에 상기 쿠폰에 대한 물 접촉각은 113.8°이고, 노출 후 단지 110.6°로 감소하였다. 이것은 코크 및 오염 축적이 주요 관심사인 연소 및 오염 환경에서 적용하기 위한 매우 유리한 특성인 고도의 열적 산화를 나타낸다. 제4 조건에서, 얻어진 접촉각은 304 스테인레스 스틸 상에서 112.14°이상 및 94.47°이하이고, 생성된 코팅은 우수한 스크래치 저항성 및 개선된 ELS 데이터(Zlf = 2.61 Mohm)을 포함한다. 그러나, 소유성은 64.0°의 10W40 모터 오일 접촉각으로 감소하며, 이것은 유리 쿠폰의 투명한 무색 외관에도 불구하고, 오가노플루오로 시약의 초기 분해를 나타낸다.
실시예 11
제11 실시예는 450℃ 및 30 psia에서 약 7시간 동안 산화층 110에 플루오로실란을 첨가하여 산화 후 작용화 층 109를 형성시키며, 이것은 소수성을 제시하는 탈이온수에 대해 135o 내지 약 163o의 접촉각으로 측정할 수 있다.
실시예 12
제12 실시예는 400℃에서 약 10 시간 동안 산화층 107에 2,2,3,3,3-펜타-플루오로-1-프로판올을 첨가하는 것을 포함한다. 얻어진 접촉각은 92.22°이상 및 66.12°이하이다. 생성된 코팅은 알코올 (C-OH) 부분을 통해 산화증착을 작용화시킬 수 있음을 나타낸다. 이것은 저주파수 (Zlf = 1.93 Mohm)에서 높은 접촉각 및 합리적으로 높은 EIS 임피던스에 의해 확인된다. 5% NaCl 용액에 노출된 코팅된 표면을 이탈하는 것을 포함하는 장기간 EIS 데이터는 임피던스의 감소를 보여준다. 이것은 코팅에 대한 염용액의 부식효과 및 재료의 비-최적 성능을 나타낸다.
실시예 13
제13 실시예는 450℃에서 약 10 시간 동안 산화층 107에 2,2,3,3,3-펜타-플루오로-1-프로판올을 첨가하는 것을 포함한다. 얻어진 접촉각은 97.92°이상 및 51.05°이하이다. 베이스 카르복실실란 재료의 더 두꺼운 증착 및 오가노플루오로 시약의 더 많은 몰 (실시예 12에 비하여)은 불량한 EIS 성능 (Zlf=56.2 kohm)을 초래한다.
실시예 14
제14 실시예는 400℃에서 약 4 시간 동안 비산화층에 2,2,3,3,3-펜타-플루오로-1-프로판올을 첨가하는 것을 포함한다. 얻어진 접촉각은 304 스테일레스 스틸상에 105.67°이상 및 46.66o이하이다. EIS 데이터는 산화 증착에 비하여 저주파수 (Zlf=17.8 Mohm)에서 높은 임피던스 및 스크래치 저항성에서 주지된 감소를 나타낸다. 다음에 쿠폰은 300℃에서 2 시간 동안 50psia 제로 공기 중에서 산화된다. 다음에 접촉각은 EIS 임피던스 (Zlf = 11.2 kohm)에서와 같이 54.8o로 현저하게 감소한다. 산화 후된 코팅의 스크래치 저항성은 우수하다. 이것은 (C-OH 작용기를 통해) 오가노플루오로 알코올로 카르보실란 증착 (Si-H에 의함) 부분을 작용화시킬 수 있는 가능성을 나타내지만, 이러한 생성물의 포스트 산화는 소수성 및 전기 임피던스의 손상 외에도 개선된 스크래치 저항성을 초래한다.
실시예 15
제15 실시예는 400℃에서 약 4 시간 동안 카보실란 (즉 산화되지 않은) 층 102에 알릴헵타플루오로이소프로필을 첨가하는 것을 포함한다. 생성된 코팅은 불량한 접착성 및 불량한 스크래치 저항성을 포함한다. 이것은 알켄-작용성 오가노플루오로 시약에 열적 하이드로실릴화를 통해 카르보실란 Si-H 부분에 결합시키는 시도이다. 유리 샘플은 DI 물속에서 초음파를 통해 용이하게 제거되는 어두운, 박리 코팅을 갖는다. 코팅되지 않은 유리는 반투명 외관을 가지며, 이것은 유기 플루오로 시약의 분해, 불화수소의 형성 및 유리의 에칭을 나타낸다. 낮은 작용화 온도에서 결과들을 개선할 수 있다는 결론이다.
실시예 16
제16 실시예는 300℃에서 약 4시간 동안 층 102에 알릴헵타플루오로이소프로필 에테르를 첨가하는 것을 포함한다. 얻어진 접촉각은 304 스테인레스 스틸 상에서 110.94°이상 및 88.05°이하이다. 생성된 코팅은 양호한 접착성 및 양호한 스크래치 저항성을 포함한다. 합리적으로 높은 접촉각은 약간의 작용화를 나타낸다. 또한 양호한 스크래치 저항성이 주지되며, 이것은 흔히 산화 단계 없이 달성되지 않는 이례적인 것이다. EIS 데이터는 Zlf = 13.66 Mohm에서 우수한 임피던스를 보여준다. 그러나 FTIR 데이터는 2096.5 cm-1에서 합리적으로 큰 Si-H 스크레치를 보여주며, 이것은 카르보실란 기본층에서 Si-H부분과의 불완전한 반응을 나타낸다.
실시예 17
제17 실시예는 350℃에서 약 7시간 동안 비산화 층 102에 (퍼플루오로헥실)에틸렌을 첨가하는 것을 포함한다. 얻어진 접촉각은 304 스테인레스 스틸상에서 107.25°이상 및 92.70°이하이다. 생성된 코팅은 우수한 접착성을 포함하며, 우수한 스크래치 저항성을 포함하며, 매우 미끄럽다 (낮은 마찰계수를 가짐). 고도로 플루오로화된 알켄에 의한 하이드로실릴화 결합 메카니즘은 이들 조건에서 적당히 성공적이지만, 현저한 Si-H 스크래치성은 아직도 2093.3 cm-1에서 명백하다. 임피던스 데이터는 Zlf=8.84 Mohm을 갖는 우수한 성능을 나타낸다. 소유성은 53.3°의 10W40 모터 오일 접촉각과 부합한다. 28 ppb 농도에서 황화수소의 장기간 유지 연구를 사용하는 불활성 데이터는 우수한 불활성을 나타낸다. 3일에 걸쳐 가스 크로마토그래피 방법 (SCD 감지)에 의해 시험시 H2S 회수율 88.2% 가 있다.
실시예 18
제18 실시예는 350℃에서 약 7시간 동안 층 102에 (퍼플루오로부틸)에틸렌을 첨가하는 것을 포함한다. 얻어진 접촉각은 304 스테인레스 스틸상에서 111.93°이상 및 89.10°이하이다. 얻어진 코팅은 제로 먼지와 밝은 색상을 포함한다. 모든 Si-H 부분과 반응시키기 위하여, 실시예 17의 것에 비하여 더 작은 오가노플루오로알켄이 사용된다. FT-IR 데이터는 여전히 2101.2 cm-1에서 현저한 Si-H를 보여주며 또한 EIS 데이터는 저주파수 (Zlf=1.16 Mohm)에서 불량한 임피던스를 나타낸다.
실시예 19
제19 실시예는 325℃에서 약 7시간 동안 산화층 102에 (퍼플루오로헥실)에틸렌을 첨가하는 것을 포함한다. 얻어진 접촉각은 304 스테인레스 스틸 상에서 108.62°이상 및 99.21°이하이다. 얻어진 코팅은 우수한 증착 및 우수한 스크래치 저항성을 포함한다. 더 낮은 온도 (실시예 17에 비하여)는 Si-H 부분과의 반응성 을 증진시키지 않음은 물론 EIS 시험 결과 (Zlf = 4.77 Mohm)도 증진시키지 않는다.
실시예 20
제20 실시예는 325℃에서 약 7시간 동안 층 102에 (퍼플루오로옥틸)에틸렌을 첨가하는 것을 포함한다. 얻어진 접촉각은 304 스테인레스 스틸상에서 112.82°이상 및 89.35°이하이다. 더 큰 오가노플루오로 시약 (실시예 17에 비하여)은 접촉각 또는 EIS 임피던스 (Zlf=6.63 Mohm)에 추가적인 이점을 제공하지 않는다. (28 ppb 농도에서 보유 분석을 이용하는) 황화수소 흡착성에 대한 후속 불활성 분석은 실시예 17보다 더 나쁜 성능을 나탄낸다.
실시예 21
제21 실시예는 375℃에서 약 7시간 동안 산화층 102에 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸트리에톡시실란을 첨가하는 것을 포함한다. 얻어진 접촉각은 316 스테인레스 스틸상에서 113.9°이다. 산화된 증착을 작용화시키기 위해 알콕실실란 작용성 오가노플루오로 시약을 사용하면 실시예 10에 하이드로실란-작용성 오가노플루오로 유사체보다 현저한 비용 절약성을 제공한다. 이러한 재료의 열적 산화 안정성은 공기중에 450℃에서 노출 30분 후에 접촉각이 106.6°로 물 접촉각의 감소을 생기게 하는 경우에 우수하다. 공기중에 450℃로 총 60분 노출하면 102.2의 물 접촉각을 생기게 한다. 이러한 양호한 특징은 산화성 환경에서 가열시키는 코킹 방지성, 오염방지성 및 부착 방지 활성에서 매우 바람직할 수 있다.
실시예 22
제22 실시예는 375℃에서 약 7시간 동안 층 102에 트리플루오로프로필 트리메톡시실란을 첨가하는 것을 포함한다. 얻어진 접촉각은 304 스테인레스 스틸상에서 98.3o 이상 및 59.3°이하이다. 더 작은 트르플르오로프로필 시약을 사용하면 더큰 유사체보다 열등한 소수성을 나타낸다. 추가적으로, 열적 산화 저항성은 공기중에 450℃로 30분 동안 노출 후에 70.1o 로 감소하는 물 접촉각과 열등하다. 메톡시-작용성 유사체 (실시예 20)과의 합리적인 반응성이 있지만, 비용 또는 성능에서 명확하게 유리한 것은 아니다.
본 발명의 특정한 특징들 및 실시형태들이 도시되고 설명되었지만, 특허청구범위에 인용된 객체들의 신규한 교시 및 이점들을 실질적으로 이탈하지 않고, 당업자들에게 많은 변형 및 변화 (예를 들면 다양한 요소들의 크기, 치수, 구조, 형상 및 성질의 변화, 파라미미터 값들 (예를 들면 온도, 압력 등), 설치 배열, 재료의 사용, 색상, 배향 등)이 일어날 수 있다. 임의의 공정 또는 방법의 순서 또는 서열은 대안적인 실시형태에 따라 변화되거나 재배열될 수 있다. 따라서 첨부된 특허청구범위는 본 발명의 진정한 사상 내에 속하는 모든 변형 및 변화를 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 실시형태들의 간결한 설명을 제공하기 위한 노력의 일환으로, 실제 실시에 대한 모든 특징들은 설명되지 않을 수도 있다 (즉, 발명을 실시하는 현재 고려되는 최선의 형태와 무관한 것들 또는 청구된 발명의 실시와 무관한 것들). 임의의 공학 또는 설계 프로젝트에서와 같은 임의의 이러한 실제 실행의 개발에 있어서, 다수의 실시 구체적 결정이 이루어질 수 있는 것으로 이해되어야 할 것이다. 이러한 개발 노력은 복잡하고 시간 소모적일 수 있지만, 그럼에도 불구하고 과도한 실험 없이 본 발명의 이점을 갖는 당업자들에 의한 설계, 조립 및 제조의 통상적인 이해가 될 것이다.

Claims (35)

  1. 화학적 기상 증착에 의해 코팅된 물품에 도포되는 작용화층을 포함하고,
    상기 작용화층이 산화 후 작용화된 층(oxidized-then-funtionalized layer), 오가노플루오로 처리된 층, 플루오로실란 처리된 층, 트리메틸실란 처리된 표면, 오가노플루오로트리알콕시실란 처리된 층, 오가노플루오로 실릴하이드라이드 처리된 층, 오가노플루오로 실릴 처리된 층, 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란 처리된 층, 오가노플루오로 알코올 처리된 층, 펜타플루오로프로판올 처리된 층, 알릴헵타플루오로이소프로필 에테르 처리된 층, (퍼플루오로부틸)에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로옥틸) 에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로알킬)에틸렌 처리된 층 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 층인 코팅된 물품.
  2. 제1항에 있어서, 상기 작용화 층이 산화층, 전처리 층, 재료의 분해에 의해 증착된 층 또는 이들의 조합에 도포되는 것인, 코팅된 물품.
  3. 제2항에 있어서, 상기 산화층이 산화 카르보실란 재료를 포함하거나 또는 상기 산화층이 물, 제로 공기 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 것인, 코팅된 물품.
  4. 제1항, 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작용화층이 450℃의 온도에서 7 내지 10 시간 동안 코팅된 물품 또는 이들의 조합에 도포되는 코팅된 물품.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코팅된 물품이 도 10의 오제(Auger) 전자 분광법 플롯에 나타낸 조성을 포함하는 코팅된 물품.
  6. 제1항, 제2항, 제3항, 제4항 또는 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 코팅된 물품이 스테인레스 강 기판, 금속 철 기판, 금속 비철 기판, 스테인리스 강 기판, 유리 기판, 세라믹 기판, 세라믹 매트릭스 복합 기판, 복합 금속 기판, 코팅된 기판, 섬유 기판, 호일 기판, 필름 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 코팅된 물품.
  7. 제1항에 있어서, 상기 작용화 층이 오가노플루오로 처리를 적용시킴으로써 형성되며, 여기서 상기 오가노플루오로 처리는 (R)1-3Si(X)1-3이며, 여기서, R은 오가노플루오로기이고, 상기 X는 -H, -OH, -OR'이고, R'는 알킬기 또는 알콕시기이며, R 및 R'는 알킬, 아릴, 할로겐화 알킬, 할로겔화 아릴, 케톤, 알데히드, 아실, 알코올, 에폭시, 니트로-유기기, 유기금속 작용기 또는 이들의 조합에 상응하는 것인, 코팅된 물품.
  8. 제1항에 있어서, 상기 작용화 층이 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란 또는 펜타플루오로프로판올을 포함하는 오가노플루오로 처리에 의해 형성되는 것인, 코팅된 물품.
  9. 제1항에 있어서, 상기 작용화 층이 하기 화학식을 갖는 플루오로실란에 의해 형성되는 것인, 코팅된 물품:
    Figure pct00002

    상기 식에서,
    X는 H 또는 알콕시기를 나타내고,
    Y는 X 또는 R 성분을 나타내고,
    Z는 X 또는 R 성분을 나타내고, 또한
    R은 구조식 CF3(CH2)n을 갖는 오가노플루오로 작용기를 나타낸다.
  10. 제1항에 있어서, 상기 코팅된 물품이 터빈 블레이드, 실린더 헤드, 크랭크 축, 캠축, 매니폴드, 밸브, 연통, 굴뚝, 증발기, 콘덴서, 코일, 연소챔버, 고정부(stationary part), 연료 연소챔버, 열교환 시스템, 열교환 부재, 배기 시스템, 연료 시스템, 연료 분사 시스템 또는 이들의 조합인 코팅된 물품.
  11. 제1항에 있어서, 상기 작용화층이 탄소질 재료, 그을음, 코크스, 열적으로 분해된 탄화수소, 단백질, 생물학적 분자, 생물학적 유체 또는 이들의 조합이 축적되는 것을 방지하는 것인 코팅된 물품.
  12. 제1항에 있어서, 상기 작용화층이 형성되기 전에 상기 물품이 전처리되며, 상기 전처리는 100℃ 이상의 소정의 온도, 1 기압 이상의 소정의 압력 및 적어도 3분의 소정의 지속시간 동안 수행된 것인 코팅된 물품.
  13. 제12항에 있어서, 상기 소정의 온도가 450℃이고, 상기 소정의 압력이 3기압이며, 상기 소정의 지속시간이 15 시간인 코팅된 물품.
  14. 제1항의 코팅된 물품을 형성하는 방법.
  15. 작용화층을 화학적 기상 증착에 의해 물품에 도포하는 단계를 포함하고, 상기 작용화층이 산화 후 작용화된 층, 오가노플루오로 처리된 층, 플루오로실란 처리된 층, 트리메틸실란 처리된 표면, 오가노플루오로트리알콕시실란 처리된 층, 오가노플루오로 실릴하이드라이드 처리된 층, 오가노플루오로 실릴 처리된 층, 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란 처리된 층, 오가노플루오로 알코올 처리된 층, 펜타플루오로프로판올 처리된 층, 알릴헵타플루오로이소프로필 에테르 처리된 층, (퍼플루오로부틸)에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로옥틸) 에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로알킬)에틸렌 처리된 층 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 층인 화학적 기상 증착 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 작용화층이 산화층, 전처리 층 또는 이들의 조합에 도포되는 화학적 기상 증착 방법.
  17. 제16항에 있어서, 상기 산화층이 산화된 카르보실란 재료를 포함하는 것인, 화학적 기상 증착 방법.
  18. 제16항에 있어서, 상기 산화층이 물, 제로 공기 또는 이들의 조합에 의해 형성되는 것인, 화학적 기상 증착 방법.
  19. 제15항에 있어서, 상기 작용화층이 재료의 분해에 의해 증착된 층에 도포되는 것인, 화학적 기상 증착 방법.
  20. 제19항에 있어서, 상기 재료가 디메틸실란을 포함하는 것인, 화학적 기상 증착 방법.
  21. 제15항에 있어서, 상기 작용화층이 450℃의 온도에서 7 내지 14 시간 동안 상기 물품 또는 이들의 조합에 도포되는 것인, 화학적 기상 증착 방법.
  22. 제15항에 있어서, 상기 물품이 도 10의 오제(Auger) 전자 분광법 플롯에 나타낸 조성을 포함하는 것인, 화학적 기상 증착 방법.
  23. 제16항의 화학적 기상 증착 방법에 의해 형성된 물품.
  24. 제15항에 있어서, 상기 물품이 스테인레스 강 기판, 금속 철 기판, 금속 비철 기판, 스테인리스 강 기판, 유리 기판, 세라믹 기판, 세라믹 매트릭스 복합 기판, 복합 금속 기판, 코팅된 기판, 섬유 기판, 호일 기판, 필름 또는 이들의 조합을 포함하는 것인, 화학적 기상 증착 방법.
  25. 제15항에 있어서, 상기 작용화 층이 오가노플루오로 처리를 적용시킴으로써 형성되며, 여기서 상기 오가노플루오로 처리는 (R)1-3Si(X)1-3이며, 여기서, R은 오가노플루오로기이고, 상기 X는 -H, -OH, -OR'이고, R'는 알킬기 또는 알콕시기인 화학적 기상 증착 방법.
  26. 제25항에 있어서, R 및 R'중의 하나 또는 둘 다가 알킬, 아릴, 할로겐화 알킬, 할로겐화 아릴, 케톤, 알데히드, 아실, 알코올, 에폭시, 니트로-유기기, 유기금속 작용기 또는 이들의 조합에 상응하는 화학적 기상 증착 방법.
  27. 제15항에 있어서, 상기 작용화 층이 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란 또는 펜타플루오로프로판올을 포함하는 오가노플루오로 처리에 의해 형성되는 것인, 화학적 기상 증착 방법.
  28. 제15항에 있어서, 상기 작용화 층이 하기 화학식을 갖는 플루오로실란에 의해 형성되는 것인, 화학적 기상 증착 방법.
    Figure pct00003

    상기 식에서,
    X는 H 또는 알콕시기를 나타내고,
    Y는 X 또는 R 성분을 나타내고,
    Z는 X 또는 R 성분을 나타내고, 또한
    R은 구조식 CF3(CH2)n을 갖는 오가노플루오로 작용기를 나타낸다.
  29. 제15항에 있어서, 상기 물품이 터빈 블레이드, 실린더 헤드, 크랭크 축, 캠축, 매니폴드, 밸브, 연통, 굴뚝, 증발기, 콘덴서, 코일, 연소챔버, 고정부, 연료 연소챔버, 열교환 시스템, 열교환 부재, 배기 시스템, 연료 시스템, 연료 분사 시스템 또는 이들의 조합인 화학적 기상 증착 방법.
  30. 제15항에 있어서, 상기 작용화층이 탄소질 재료, 그을음, 코크스, 열적으로 분해된 탄화수소, 단백질, 생물학적 분자, 생물학적 유체 또는 이들의 조합이 축적되는 것을 방지하는 것인 화학적 기상 증착 방법.
  31. 재료를 분해하여 물품 상에 층을 형성하는 단계,
    상기 층을 산화하여 산화층을 형성하는 단계,
    상기 산화층을 작용화시키는 단계를 포함하며,
    상기 작용화층이 산화 후 작용화된 층, 오가노플루오로 처리된 층, 플루오로실란 처리된 층, 트리메틸실란 처리된 표면, 오가노플루오로트리알콕시실란 처리된 층, 오가노플루오로 실릴하이드라이드 처리된 층, 오가노플루오로 실릴 처리된 층, 트리데카플루오로 1,1,2,2-테트라하이드로옥틸실란 처리된 층, 오가노플루오로 알코올 처리된 층, 펜타플루오로프로판올 처리된 층, 알릴헵타플루오로이소프로필 에테르 처리된 층, (퍼플루오로부틸)에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로옥틸) 에틸렌 처리된 층, (퍼플루오로알킬)에틸렌 처리된 층 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹에서 선택된 층인 화학적 기상 증착 방법.
  32. 물품을 100℃ 이상의 소정의 온도, 1 기압 이상의 소정의 압력 및 적어도 3분의 소정의 지속시간 동안 가열시킴으로써 상기 물품을 전처리하는 단계,
    재료를 분해하여 물품 상에 층을 형성하는 단계,
    상기 층을 산화하여 산화층을 형성하는 단계 및
    상기 산화층을 작용화시키는 단계를 포함하는 화학적 기상 증착 방법.
  33. 제32항에 있어서, 상기 소정의 온도가 450℃인 화학적 기상 증착 방법.
  34. 제32항에 있어서, 상기 소정의 압력이 3 기압인 화학적 기상 증착 방법.
  35. 제32항에 있어서, 상기 소정의 기간이 15시간인 화학적 기상 증착 방법.
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