KR20170064567A - 내마모성 코팅 적용 시스템 및 방법 - Google Patents

내마모성 코팅 적용 시스템 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170064567A
KR20170064567A KR1020177015020A KR20177015020A KR20170064567A KR 20170064567 A KR20170064567 A KR 20170064567A KR 1020177015020 A KR1020177015020 A KR 1020177015020A KR 20177015020 A KR20177015020 A KR 20177015020A KR 20170064567 A KR20170064567 A KR 20170064567A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
plasma
substrate
precursor
atmospheric pressure
gas
Prior art date
Application number
KR1020177015020A
Other languages
English (en)
Inventor
리암 에스.씨. 핑리
바산 에스. 순다람
마이클 아르. 시르키스
숀 엠. 페어
Original Assignee
더 보잉 컴파니
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 더 보잉 컴파니 filed Critical 더 보잉 컴파니
Publication of KR20170064567A publication Critical patent/KR20170064567A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/40—Oxides
    • C23C16/401—Oxides containing silicon
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the deposition of inorganic material, other than metallic material
    • C23C16/30—Deposition of compounds, mixtures or solid solutions, e.g. borides, carbides, nitrides
    • C23C16/32—Carbides
    • C23C16/325—Silicon carbide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/50—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating using electric discharges

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

기판에 내마모성 코팅 적용을 위한 방법으로, 대기압 플라즈마(22)를 생성하고, 전구체를 대기압 플라즈마에 유입시키고, 이 전구체는 내마모성 코팅을 형성하도록 선택되고, 그리고 대기압 플라즈마가 내마모성 코팅을 기판에 침착시키도록 대기압 플라즈마에 대해 기판(26)을 배치시키는 단계를 포함하는 방법.

Description

내마모성 코팅 적용 시스템 및 방법{SYSTEM AND METHOD FOR APPLYING ABRASION-RESISTANT COATINGS}
본 특허 출원서는 다양한 기판(substrate)에 대한 내마모성 코팅의 적용, 특히 투명 중합성 기판 위에 내마모성 코팅의 대기압 플라즈마의 침착, 그리고 더욱 특별히 투명 중합성 기판 위에 내마모성 및 내화학성 코팅의 대기압 플라즈마의 침착에 관한 것이다.
항공기 창은 보통 연신 아크릴 또는 폴리카보네이트로 만드는데, 이들 물질의 경량, 가요성 및 성형성 때문이다. 그러나, 다른 투명 중합성 기판과 마찬가지로, 연신 아크릴은 대기 오염물질 및 항공기 정비에 사용되는 세제, 제빙액, 기타 화학물질과 같은 다양한 화학제와의 정기적인 접촉뿐만 아니라 다양한 공중에 떠 있는 입자들(예를 들어, 모래)과 액체(예를 들어, 물)와의 접촉에 의해 쉽게 마모될 수 있다.
따라서, 유용 수명을 연장하기 위한 노력의 일환으로, 항공기 창은 통상 내마모성 코팅으로 처리된다.
투명 중합성 기판용 내마모성 코팅은 전통적으로 폴리실록산-기초, 폴리우레탄-기초 또는 하이브리드 졸-겔 코팅이다. 이와 같은 졸-겔 코팅들은 용매, 유기실록산, 알콕사이드 및 촉매의 균일한 혼합물들이고, 이 혼합물들은 적절한 코팅을 형성하기 위해 가공처리된다. 졸-겔 코팅은 높은 투과율과 마모 및 자외선 유도 열화(degradation)에 대한 유한한 내구성을 제공한다. 졸-겔 또는 용액-겔화(solution-gelation)란 용어는 가수분해 반응 및 응축 반응과 같은 일련의 반응들을 겪는 물질을 가리킨다. 통상적으로, 금속 알콕사이드 또는 금속염은 가수분해되어 금속 수산화물을 형성한다. 금속 수산화물은 그런 다음 용액에서 응축되어 유기/무기 하이브리드 중합체를 형성한다. 중합성 매트릭스에서 유기물 대 무기물의 비율은 주어진 응용에 대한 성능을 최대화하기 위해 조절된다. 예를 들어, 유기 군을 증가시키면 가요성이 개선되지만 마모에 대한 내구성이 훼손될 수 있다. 졸-겔 코팅은 세륨 또는 티탄과 같은 물질을 포함하여 코팅의 내마모성과 자외선 유도 열화를 개선할 수 있다.
이와 같은 코팅들은 통상적으로 플로우-코팅(flow-coating) 기법을 사용하여 적용되는데, 이 기법은 상당한 경화 시간이 요구되고, 기판의 기하학적 구조를 제한하며, 종종 경화 과정에서 입자성 물질/먼지에 의한 손상을 입는 경향이 있다. 그렇기때문에, 플로우-코팅 기법은 일반적으로 운용 중에 또는 현장 내에서의 수리에 적용되지 않는다.
따라서, 당업자는 투명 중합성 기판에 내마모성 코팅 적용을 위한 새로운 시스템과 방법을 계속해서 모색하고 있다.
한 면에서, 기판에 내마모성 코팅 적용을 위한 개시된 방법은 대기압 플라즈마를 생성하고, 대기압 플라즈마에 전구체를 유입시키고(상기 전구체는 내마모성 코팅을 형성하기 위해 선택된다), 그리고 대기압 플라즈마가 기판 위에 내마모성 코팅을 침착시키도록 대기압 플라즈마에 대해 기판을 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.
또 다른 면에서, 기판에 내마모성 코팅 적용을 위한 개시된 방법은 출입구 헤드에서 플라즈마를 생성하기 위한 전극 2개로 이루어진 유입실(chamber)로 차폐(shielding) 가스와 플라즈마원 가스(plasma-source gas)를 유입시키고, 환형(cyclic) 유기실록산 전구체를 대기압 플라즈마에 유입시키고(환형 유기 실록산 전구체는 운반 기체에 의해 운반된다), 그리고 환형 유기 실록산 전구체가 대기압 플라즈마에 유입되는 동안, 대기압 플라즈마가 실리콘 옥시-카바이드 코팅을 기판에 침착시키도록 대기압 플라즈마 장치에 대해 기판을 배치시키는 단계를 포함할 수 있다.
내마모성 코팅 적용을 위한 개시된 시스템 및 방법의 기타 면들은 다음 기술 내용과 첨부 도면 및 첨부 청구항들로부터 명확해질 것이다.
도 1은 내마모성 코팅 적용을 위한 개시된 시스템의 한 가지 면을 나타낸 도식이고;
도 2는 내마모성 코팅 적용을 위한 개시된 방법의 한 가지 면을 나타낸 흐름도이고;
도 3은 본 발명의 개시에 따라 적용된 예시적 코팅을 대상으로 해서 얻은 Taber 내마모성 데이터를 나타낸 그래프이고; 그리고
도 4는 본 발명의 개시에 따라 적용된 예시적 코팅을 대상으로 해서 얻은 낙사 내마모성 시험(falling sand test) 데이터의 그래프이다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 내마모성 코팅 적용을 위한 개시된 시스템(일반적으로, 10으로 표시)의 한 가지 면은 대기압 플라즈마 장치(12), 플라즈마원 가스 스트림(14), 전구체 스트림(16) 그리고 선택적으로는 차폐 가스 스트림(18)을 포함할 수 있다. 대기압 플라즈마 장치(12)의 출구(20)는 플라즈마(22)일 수 있고, 이것은 코팅(26)을 기판(24)에 적용할 수 있도록 하기 위해 기판(24)에 대해 배치되어 있다.
기판(24)은 플라즈마(22)의 형태로 내마모성 코팅을 받아들일 수 있는 기판이라면 어떤 것이든 괜찮다. 한 특별한 면에서, 기판(24)은 연신 아크릴과 같은 투명 중합성 기판일 수 있다. 게다가, 도 1이 실질적으로 편평한 구성(configuration)을 갖는 기판(24)을 나타내는 반면, 당업자는 다양한 형태, 크기 및 구성을 갖는 기판들(24)이 본 발명의 개시의 범위에서 벗어남 없이 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
대기압 플라즈마 장치(12)는 플라즈마(22)를 형성하기 위해 물질을 여기(exciting)시킬 수 있는 어떤 장치 또는 시스템일 수 있다. 대기압 플라즈마 장치(12)는, 종래 기술에 알려진 바와 같이, 직류(DC) 에너지, 전자파(radio frequency) 에너지 등을 사용하여 플라즈마(22)를 생성하도록 구성될 수 있다. 한 면에서, 대기압 플라즈마 장치(12)는 대기압 플라즈마 스프레이 건일 수 있다. 본 발명의 개시에 따른 유용한 대기압 플라즈마 장치(12)의 한 예는 Surfx Technologies, LLC(Culver City, California)에서 시판 중인 ATOMFLO™ 플라즈마 시스템이다.
플라즈마원 가스 스트림(14)은 대기압 플라즈마 장치(12)에 의해 활성화되자마자 대기압 플라즈마를 형성할 수 있는 가스의 스트림일 수 있다. 적절한 플라즈마-형성 가스의 예들은 산소 가스(O2), 질소 가스(N2), 수소 가스(H2), 불소 가스(F2) 및 그 밖의 다른 가스들과 같은 분자성 가스들을 포함한다. 플라즈마원 가스 스트림(14)은 본 발명의 개시의 범의로부터 벗어나지 않는 가스들의 조합물들을 포함한다. 예를 들어, 플라즈마원 가스 스트림(14)은 실질적으로 순수한 산소 가스의 스트림일 수 있다.
한 면에서, 플라즈마원 가스 스트림(14)은 이상적인 가스 조건에서 대기압 플라즈마 장치(12)에 공급될 수 있다. 또 다른 면에서, 플라즈마원 가스 스트림(14)은 주위 조건에서 대기압 플라즈마 장치(12)에 공급될 수 있다. 예를 들어, 플라즈마원 가스 스트림(14)은 약 1atm의 압력과 약 25℃의 온도에서 존재할 수 있다. 당업자들은 플라즈마원 가스 스트림(14)의 물리적 조건들이 구체적인 응용에 따라 달라질 수 있고, 대기압 플라즈마 장치(12)의 성능을 최적화하기 위해 조정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
전구체 스트림(16)은 전구체와 그리고 선택적으로 전구체를 대기압 플라즈마 장치(12)에 운반하기 위한 운반 기체의 스트림일 수 있다. 운반 기체는 대기압 플라즈마 장치(12)에서 실질적인 플라즈마 형성을 겪지 않는 기체 또는 기체들의 조합물로서 선택될 수 있다. 유용한 운반 기체들의 예들은 헬륨 가스(He) 및 아르곤 가스(Ar)를 포함한다.
전구체는 대기압 플라즈마(22)의 형태로 기판(24)에 침착될 때 내마모성 코팅(26)을 형성할 수 있는 어떤 물질일 수 있다. 한 면에서, 전구체는 대기압 플라즈마(22)의 형태로 기판(24)에 침착될 때 실리콘 옥시-카바이드(SiOxCy) 코팅을 형성할 수 있는 어떤 물질일 수 있다. 또 다른 면에서, 전구체는 환형 유기실로산이거나 또는 이것을 포함할 수 있다. 적절한 전구체의 한 가지 예는 테트라메틸시클로시클로테트라실록산("TMCTS")이다. 적절한 전구체의 또 다른 예는 옥타메틸시클로시클로테트라실록산("OMCTS")이다.
한 면에서, 전구체는 표준 온도 및 압력에서 비교적 높은 수증기압 액체일 수 있고, 운반 기체는 전구체를 통해 발포(bubbling)되어 전구체 스트림(16)을 형성할 수 있다. 그러나 당업자들은 전구체를 전구체 스트림(16)에 유입시키기 위해 기화(vaporization)와 같은 다양한 선택적 기법들이 사용될 수 있음을 이해할 것이다. 한 가지 구체적인 면에서, 전구체 스트림(16)은 주위 조건에서 TMCTS 액체를 통해 헬륨 가스를 발포시킴으로써 형성될 수 있다.
차폐 가스 스트림(18)은 대기압 플라즈마 장치(12)에서 실질적인 플라즈마 형성을 겪지 않는 차폐 가스의 스트림일 수 있다. 차폐 가스는 플라즈마(22)에 존재할 수 있으나, 어떤 특정 이론에 제한됨 없이, 플라즈마(22)에 대한 대기수(atmospheric water), 산소 및 기타 오염물질의 영향을 최소화할 수 있다. 적절한 차폐 가스의 예들은 헬륨 가스(He)와 아르곤 가스(Ar)를 포함한다. 차폐 가스 스트림(18)은 본 발명의 개시의 범위에서 벗어남 없는 가스들의 조합물들을 포함할 수 있다. 한 가지 특별한 면에서, 차폐 가스 스트림(18)은 실질적으로 순수한 헬륨 가스의 스트림일 수 있다.
한 면에서, 차폐 가스 스트림(18)은 이상적인 가스 조건에서 대기압 플라즈마 장치(12)로 공급될 수 있다. 또 다른 면에서, 차폐 가스 스트림(14)은 주위 조건에서 대기압 플라즈마 장치(12)로 공급될 수 있다. 예를 들어, 차폐 가스 스트림(14)은 약 1atm의 압력과 약 25℃의 온도에서 존재할 수 있다. 당업자들은 차폐 가스 스트림(14)의 물리적 조건들이 구체적인 응용에 따라 달라질 수 있고, 대기압 플라즈마 장치(12)의 성능을 최적화하도록 조정될 수 있다는 것을 이해할 것이다.
이 점에서, 당업자들은 플라즈마원 가스 스트림(14), 전구체 스트림(16) 그리고 차폐 가스 스트림(18)이 대기압 플라즈마 장치(12)에서 결합되어 플라즈마(22)를 형성할 수 있음을 이해할 것이다. 그러나 당업자들은 또한 플라즈마원 가스 스트림(14), 전구체 스트림(16) 그리고 차폐 가스 스트림(18) 중 두 가지 이상이 대기압 플라즈마 장치(12)에 도달하기 전에 결합될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들면, 플라즈마원 가스 스트림(14), 전구체 스트림(16) 그리고 차폐 가스 스트림(18)이 대기압 플라즈마 장치(12)에 단일 스트림으로서 공급될 수 있다.
플라즈마원 가스 스트림(14), 전구체 스트림(16) 그리고 차폐 가스 스트림(18)의 흐름 속도들은 플라즈마(22)에서 원하는 농도의 플라즈마원 가스, 전구체 및 차폐 가스를 얻도록 조절될 수 있다. 도 1에는 나타나 있지 않지만, 플라즈마원 가스 스트림(14), 전구체 스트림(16) 그리고 차폐 가스 스트림(18)에 관련된 흐름 속도들을 조절하도록, 조절 밸브가 제공된다. 당업자들은 대기압 플라즈마 장치(12)의 성능을 최적화하고 생성된 코팅(26)에 원하는 특성들을 주기 위해, 플라즈마(22) 중의 플라즈마원 가스, 전구체 및 차폐 가스의 상대적 농도가 조작될 수 있음을 알고 있을 것이다. 예를 들어, 플라즈마(22) 중의 산소 농도가 감소되어 코팅(26)의 중합성 품질을 증가시키고 그럼으로써 좀 더 가요성이 큰 코팅(26)을 얻을 수 있다. 선택적으로, 플라즈마(22) 중의 산소의 농도는 증가되어 코팅(26)을 좀 더 무기질로 만들어서, 그럼으로써 더 단단한 코팅(26)을 얻을 수 있다.
한 면에서, 플라즈마원 가스 스트림(14)은 대기압 플라즈마 장치(12)로의 투입물(input)의 부피 기준의 최대 약 5퍼센트를 차지할 수 있고, 전구체 스트림(16)은 대기압 플라즈마 장치(12)로의 투입물의 부피 기준의 최대 약 10퍼센트를 차지하고, 차폐 가스 스트림(18)은 나머지를 차지할 수 있다. 또 다른 면에서, 플라즈마원 가스 스트림(14)은 대기압 플라즈마 장치(12)로의 투입물의 부피 기준의 최대 약 2퍼센트를 차지하고, 전구체 스트림(16)은 대기압 플라즈마 장치(12)로의 투입물의 부피 기준의 최대 약 5퍼센트를 차지하고, 차폐 가스 스트림(18)은 나머지를 차지할 수 있다. 그러나 또 다른 면에서, 플라즈마원 가스 스트림(14)은 대기압 플라즈마 장치(12)로의 투입물의 부피 기준의 약 1~2퍼센트를 차지하고, 전구체 스트림(16)은 대기압 플라즈마 장치(12)로의 투입물의 부피 기준의 약 2~4퍼센트를 차지하고, 차폐 가스 스트림(18)이 나머지를 차지할 수 있다.
도 1과 2를 참조하여, 기판(24)에 내마모성 코팅(26)을 적용하는 방법(일반적인 표기는 50)은 블록 52에 나타낸 바와 같이 기판을 세정하는 단계로부터 시작할 수 있다. 기판(24)은 케톤 또는 저급 알코올(예를 들면 메탄올 또는 이소프로필 알코올)과 같은 다양한 용매를 사용하여 세정할 수 있다. 산소 플라즈마는 또한 기판(24)를 세정하는 데 사용될 수 있고, 또한 코팅(26)을 받아들일 표면을 활성화할 수 있다. 블록 54에 나타낸 바와 같이, 깨끗한 기판은 선택적으로 종래 기술에 알려진 바와 같이, 알루미늄-기초 졸-겔 접착 촉진제와 같은 접착 촉진제로 처리될 수 있다.
블록 56에 나타낸 바와 같이, 시스템(10)은 플라즈마(22)를 형성하기 위해 대기압 플라즈마 장치(12)에 플라즈마원 가스 스트림(14), 전구체 스트림(16) 및 차폐 가스 스트림(18)을 제공함으로써 조립될 수 있다. 플라즈마(22)의 크기는 여러 요인들에 따라 달라질 수 있는데, 이런 요인들은 대기압 플라즈마 장치(12)의 크기 및 플라즈마원 가스 스트림(14), 전구체 스트림(16) 및 차폐 가스 스트림(18)의 흐름 속도를 포함한다. 예를 들어, 플라즈마(22)는 폭이 약 2인치일 수 있다.
블록 58에 나타낸 바와 같이, 기판(24)은 플라즈마(22)가 기판에 코팅(26)을 침착시키도록 대기압 플라즈마 장치(12)를 상대로 기판(24)을 배치함으로써 코팅될 수 있다. 플라즈마(22)는 기판(24)의 표면을 골고루 코팅하기 위해 기판(24) 전역에 걸쳐 래스터 스캐팅(raster scanned)될 수 있다. 휴대 장치가 사용될 수 있지만, 당업자들은 기판(24)과 대기압 플라즈마 장치(12) 사이에 일정한 간격이 유지되도록 적절한 로봇 공학이 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
이 점에서, 당업자들은 본 발명의 개시의 범위에서 벗어남 없이, 추가 코팅이 코팅(26) 위에 적층될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 맨 위의 코팅은 개시된 방법(50) 또는 그 밖의 다른 어떤 적절한 코팅 방법(예를 들면 졸-겔 법)을 사용하여 적용될 수 있다.
실시예
Surfx Technologies LLC로부터 구입한 대기압 플라즈마 장치를 사용하여 실리콘 옥시-카바이드(SiOxCy) 코팅을 연신 아크릴 기판 위에 침착시켰다. 이 장치에 대략 0.5L/분의 산소 가스, 헬륨 가스에 의해 운반된 1.0 L/분의 TMCTS, 그리고 30L/분의 헬륨 가스(차폐 가스)를 공급하였다. 주위 조건에서 TMCTS 액체가 담긴 용기를 통해 헬륨 가스 운반체를 발포시킴으로써 TMCTS/헬륨 스트림을 얻었다.
생성된 대기압 플라즈마-코팅된 아크릴 기판을 Taber 마모 시험(ASTM D 1044-08)과 낙사 시험(ASTM D968)을 사용하여 내마모성에 대해 시험하였다. 결과를 도 3과 도 4에 나타내었다. 비교를 위해, 무코팅(bare) 연신 아크릴과 폴리실록산 졸-겔 코팅으로 코팅한 연신 아크릴에 동일한 시험들을 수행하였다. 비교데이터 역시 도 3과 도 4에 나타내었다.
따라서, 개시된 시스템과 방법으로 적용된 내마모성 코팅은 원하는 기계적 성질들을 갖는 유리와 유사한 막일 수 있는데, 기계적 성질은 개선된 경도 그리고 비행 중 항공기 창이 겪는 플렉스(flex)와 같은 플렉스를 기판(24)에서 견디기에 충분한 연성(ductility)을 포함한다. 구체적으로, 실리콘 기판에서 약 300MPa 내지 약 2.1GPa의 경도를 달성할 수 있고, 연신 아크릴 기판에서 약 300MPa 내지 약 1.5GPa의 경도를 달성할 수 있는 것으로 여겨진다.
게다가, 개시된 시스템 및 방법은 부품 코팅 시간을 감소시키고, 제작 단계에서 코팅 적용에 필요한 공간(footprint)을 줄이고, 플로우-코팅 장비와 경화(curing) 오븐에 대한 요구 사항들을 없애고, 복잡하고 값비싼 진공 침착 시스템에 대한 필요성을 제거하고, 적용 방법 때문에 비-대상 표면의 차폐에 대한 필요성을 제거할 수 있고, 그리고 많은 비용이 드는 해체 없이 가공처리될 비-진공 호환성 구성 성분들(예를 들면, 고무 및 겔과 같은 밀봉제)로의 조립을 가능하게 할 수 있다.
더더욱, 내마모성 코팅 적용을 위한 개시된 시스템 및 방법은 수리 과정과 양립될 수 있고, 현장에서 실행될 수 있다.
본 명세서에는 내마모성 코팅 적용을 위해 개시된 시스템 및 방법의 다양한 면들이 기술되었지만, 본 명세서를 읽을 때 당업자들에게 변경사항이 떠오를 수 있다. 본 출원은 이와 같은 변경 사항들을 포함하고, 오로지 청구항의 범위에 의해서 제한된다.

Claims (15)

  1. 실리콘 옥시-카바이드 코팅을 기판에 적용하기 위한 방법으로,
    차폐 가스와 플라즈마원 가스를 대기압 플라즈마 장치로 유입시켜서 대기압 플라즈마를 생성하는 단계;
    환형 유기 실록산 전구체를 상기 대기압 플라즈마로 도입시키되 상기 환형 유기 실록산 전구체를 운반 가스에 의해 운반하는 단계; 및
    상기 환형 유기 실록산 전구체를 상기 대기압 플라즈마로 도입시키는 동안에, 상기 기판을 상기 대기압 플라즈마 장치에 대해 배치시키는 단계를 거쳐서 상기 대기압 플라즈마에 의해 상기 실리콘 옥시-카바이드 코팅을 기판에 침착시키는 단계를 포함하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 기판은 투명 중합성 기판인 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 기판이 스트레치드 아크릴인 것인 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 대기압 플라즈마는 대기압 산소 플라즈마인 것인 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 플라즈마원 가스 스트림 대 상기 전구체의 부피 비율을 다양화하여, 상기 내마모성 코팅의 물리적 성질들을 조작하는 단계를 더 포함하는 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 차폐 가스 스트림은 헬륨 가스 및 아르곤 가스 중 적어도 하나를 포함하고, 상기 플라즈마원 가스 스트림은 분자성 가스를 포함하는 것인 방법.
  7. 제1항에 있어서, 상기 차폐 가스 스트림은 헬륨 가스를 포함하고, 상기 플라즈마원 가스 스트림은 산소 가스를 포함하는 것인 방법.
  8. 제1항에 있어서, 상기 운반 가스는 헬륨 가스 및 아르곤 가스 중 적어도 하나를 포함하는 것인 방법.
  9. 제1항에 있어서, 상기 전구체는 테트라메틸시클로시클로테트라실록산을 포함하는 것인 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 전구체는 옥타메틸시클로시클로테트라실록산을 포함하는 것인 방법.
  11. 제1항에 있어서, 상기 배치시키는 단계가 상기 기판과 상기 대기압 플라즈마 장치 사이의 일정한 간격을 유지하는 것을 포함하는 것인 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 대기압 플라즈마 장치는 로봇 장치에 장착되고, 상기 일정한 간격은 상기 로봇 장치에 의해 유지되는 것인 방법.
  13. 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 배치시키는 단계 이전에 상기 기판을 세정하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  14. 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 배치시키는 단계 이전에 상기 전구체가 없는 산소 플라즈마로 상기 기판을 처리하는 단계를 더 포함하는 것인 방법.
  15. 제1항에 있어서, 상기 방법은 상기 기판에 대해 상기 대기압 플라즈마를 래스터하는(rastering) 단계를 더 포함하는 것인 방법.
KR1020177015020A 2009-05-04 2010-04-14 내마모성 코팅 적용 시스템 및 방법 KR20170064567A (ko)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US12/435,110 2009-05-04
US12/435,110 US8206794B2 (en) 2009-05-04 2009-05-04 System and method for applying abrasion-resistant coatings
PCT/US2010/031095 WO2010129149A1 (en) 2009-05-04 2010-04-14 Coating method

Related Parent Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020117019566A Division KR20120014113A (ko) 2009-05-04 2010-04-14 내마모성 코팅 적용 시스템 및 방법

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197031078A Division KR20190122273A (ko) 2009-05-04 2010-04-14 내마모성 코팅 적용 시스템 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170064567A true KR20170064567A (ko) 2017-06-09

Family

ID=42269774

Family Applications (3)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197031078A KR20190122273A (ko) 2009-05-04 2010-04-14 내마모성 코팅 적용 시스템 및 방법
KR1020117019566A KR20120014113A (ko) 2009-05-04 2010-04-14 내마모성 코팅 적용 시스템 및 방법
KR1020177015020A KR20170064567A (ko) 2009-05-04 2010-04-14 내마모성 코팅 적용 시스템 및 방법

Family Applications Before (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020197031078A KR20190122273A (ko) 2009-05-04 2010-04-14 내마모성 코팅 적용 시스템 및 방법
KR1020117019566A KR20120014113A (ko) 2009-05-04 2010-04-14 내마모성 코팅 적용 시스템 및 방법

Country Status (6)

Country Link
US (1) US8206794B2 (ko)
EP (1) EP2430211A1 (ko)
JP (2) JP5728469B2 (ko)
KR (3) KR20190122273A (ko)
CN (1) CN102414341A (ko)
WO (1) WO2010129149A1 (ko)

Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5708886B2 (ja) * 2011-08-26 2015-04-30 エグザテック・リミテッド・ライアビリティー・カンパニーＥｘａｔｅｃ，ＬＬＣ． 有機樹脂積層体、その製造及び使用方法、並びに有機樹脂積層体を含む物品
US20130115867A1 (en) * 2011-11-08 2013-05-09 General Electric Company Enclosure system and method for applying coating
US10787591B2 (en) * 2012-04-30 2020-09-29 The Boeing Company Composites including silicon-oxy-carbide layers and methods of making the same
AU2013309311B2 (en) 2012-08-29 2015-06-25 Cardiac Pacemakers, Inc. Enhanced low friction coating for medical leads and methods of making
US9139908B2 (en) * 2013-12-12 2015-09-22 The Boeing Company Gradient thin films

Family Cites Families (34)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4770940A (en) * 1984-09-10 1988-09-13 Ovonic Synthetic Materials Company Glow discharge method of applying a carbon coating onto a substrate and coating applied thereby
US4927704A (en) * 1987-08-24 1990-05-22 General Electric Company Abrasion-resistant plastic articles and method for making them
US5344712A (en) 1990-06-29 1994-09-06 Ppg Industries, Inc. Abrasion resistant siloxane coatings containing ceria
US5433786A (en) * 1993-08-27 1995-07-18 The Dow Chemical Company Apparatus for plasma enhanced chemical vapor deposition comprising shower head electrode with magnet disposed therein
FR2711556B1 (fr) 1993-10-29 1995-12-15 Atohaas Holding Cv Procédé de dépôt d'une couche mince sur la surface d'un substrat en matière plastique.
US5508368A (en) 1994-03-03 1996-04-16 Diamonex, Incorporated Ion beam process for deposition of highly abrasion-resistant coatings
JPH10119336A (ja) * 1996-10-23 1998-05-12 Alps Electric Co Ltd サーマルヘッド及びその製造方法
US6010967A (en) * 1998-05-22 2000-01-04 Micron Technology, Inc. Plasma etching methods
EP1077479A1 (en) * 1999-08-17 2001-02-21 Applied Materials, Inc. Post-deposition treatment to enchance properties of Si-O-C low K film
US6495208B1 (en) * 1999-09-09 2002-12-17 Virginia Tech Intellectual Properties, Inc. Near-room temperature CVD synthesis of organic polymer/oxide dielectric nanocomposites
DE10131156A1 (de) 2001-06-29 2003-01-16 Fraunhofer Ges Forschung Arikel mit plasmapolymerer Beschichtung und Verfahren zu dessen Herstellung
TW200409669A (en) * 2002-04-10 2004-06-16 Dow Corning Ireland Ltd Protective coating composition
FR2843408B1 (fr) * 2002-08-06 2005-04-08 Saint Gobain Procede de formation d'un revetement sur un vitrage en matiere plastique
EP1540714A4 (en) * 2002-08-26 2007-11-14 Sigma Lab Arizona Inc BARRIER COATING PRODUCED BY LUMINESCENT DISCHARGE AT ATMOSPHERIC PRESSURE
US7468311B2 (en) * 2003-09-30 2008-12-23 Tokyo Electron Limited Deposition of silicon-containing films from hexachlorodisilane
CA2549925A1 (en) * 2003-12-16 2005-06-30 Sun Chemical Corporation Method of forming a radiation curable coating and coated article
EP1725698A1 (en) * 2004-03-09 2006-11-29 Exatec, LLC. Expanding thermal plasma deposition system
US7030041B2 (en) * 2004-03-15 2006-04-18 Applied Materials Inc. Adhesion improvement for low k dielectrics
GB0410749D0 (en) * 2004-05-14 2004-06-16 Dow Corning Ireland Ltd Coating apparatus
US20060063015A1 (en) * 2004-09-23 2006-03-23 3M Innovative Properties Company Protected polymeric film
KR20070072900A (ko) 2004-10-29 2007-07-06 다우 글로벌 테크놀로지스 인크. 플라즈마 강화 화학 기상 증착에 의한 내마모성 코팅
JP2008545059A (ja) * 2004-10-29 2008-12-11 ダウ グローバル テクノロジーズ インコーポレイティド 蒸着速度が改良されたプラズマ増進化学蒸着法
JP2006175583A (ja) 2004-11-29 2006-07-06 Chemitoronics Co Ltd マイクロ構造体の製造方法
US8216679B2 (en) * 2005-07-27 2012-07-10 Exatec Llc Glazing system for vehicle tops and windows
US20070196633A1 (en) 2005-11-30 2007-08-23 Coak Craig E Durable transparent coatings for polymeric substrates
US8313812B2 (en) 2005-11-30 2012-11-20 The Boeing Company Durable transparent coatings for aircraft passenger windows
JP2007216435A (ja) * 2006-02-14 2007-08-30 Tomoegawa Paper Co Ltd ガスバリアフィルム基板、電極付きガスバリアフィルム基板、及びそれらを用いた表示素子
JP4968883B2 (ja) * 2006-03-30 2012-07-04 日本碍子株式会社 リモート式プラズマ処理装置
KR100914354B1 (ko) * 2006-06-05 2009-08-28 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 Ｐｅｃｖｄ막에 대한 1차 웨이퍼 효과 제거
WO2008047549A1 (fr) * 2006-10-12 2008-04-24 Konica Minolta Holdings, Inc. Substrat de film conducteur transparent et procédé de formation d'un film conducteur transparent à base d'oxyde de titane destiné à être utilisé avec celui-ci
US7410916B2 (en) * 2006-11-21 2008-08-12 Applied Materials, Inc. Method of improving initiation layer for low-k dielectric film by digital liquid flow meter
US9950481B2 (en) 2007-05-01 2018-04-24 Exatec Llc Edge healing and field repair of plasma coating
WO2008144658A1 (en) * 2007-05-17 2008-11-27 Exatec, Llc Apparatus and method for depositing multiple coating materials in a common plasma coating zone
GB0717430D0 (en) * 2007-09-10 2007-10-24 Dow Corning Ireland Ltd Atmospheric pressure plasma

Also Published As

Publication number Publication date
KR20120014113A (ko) 2012-02-16
JP6022629B2 (ja) 2016-11-09
KR20190122273A (ko) 2019-10-29
JP2015163738A (ja) 2015-09-10
WO2010129149A1 (en) 2010-11-11
US20100279027A1 (en) 2010-11-04
JP2012526190A (ja) 2012-10-25
JP5728469B2 (ja) 2015-06-03
EP2430211A1 (en) 2012-03-21
US8206794B2 (en) 2012-06-26
CN102414341A (zh) 2012-04-11

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6022629B2 (ja) コーティング方法
EP3212696B1 (en) Protective coating system for plastic substrate
US6083313A (en) Hardcoats for flat panel display substrates
US8932737B2 (en) Durable UV blocking transparent coating
KR100299403B1 (ko) 물품보호막및이를제공하는방법
WO2010125926A1 (ja) 防汚性積層体
JPH0781023B2 (ja) 耐摩耗性ポリカーボネート物品の製造法
RU2666198C1 (ru) Градиентные тонкие пленки
CN112770849B (zh) 表面处理方法和表面处理物品
US20140234635A1 (en) Antifouling film-coated substrate and process for its production
CN107075349B (zh) 防污处理组合物、处理装置、处理方法和处理物品
JP5861644B2 (ja) ガスバリア性フィルムの製造方法、及びガスバリア性フィルム
JP5407869B2 (ja) 撥水または防汚性物品、それを用いて構成された建築用窓ガラス、車両用窓ガラス、ディスプレイ部材、光学部品
US20090311539A1 (en) Wear-resistant coating for polymeric transparencies
Hamze et al. Influence of processing gases on the properties of cold atmospheric plasma SiOxCy coatings
JP5359529B2 (ja) 撥水性物品の製造方法及び撥水性物品
JP5326782B2 (ja) 撥水性物品の製造方法
CN110465203A (zh) 提高抗污膜的附着力的方法
WO2000006794A1 (en) Hardcoats for flat panel display substrates
JP2010024367A (ja) 撥水性物品、建築用窓ガラス及び車両用窓ガラス
Kim et al. Water-repellency of aC: H films deposited by rf plasma-enhanced CVD
EP3281998B1 (en) Antifouling treatment composition, treatment apparatus, treatment method and treated article
Chakounté et al. Water and oil repellent coating on fabric using hollow cathode PECVD
Ndalama et al. Surface modification of polyimide composites by RF plasma and UV/ozone treatments
WO2021185444A1 (en) Vacuum processing system for a flexible substrate, method of depositing a layer stack on a flexible substrate, and layer system

Legal Events

Date Code Title Description
A107 Divisional application of patent
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment
A107 Divisional application of patent