JPH062945B2

JPH062945B2 - 基材表面の改質方法

Info

Publication number: JPH062945B2
Application number: JP10836387A
Authority: JP
Inventors: 英一河西; 幸子岡崎; 照久近藤
Original assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Current assignee: Toyo Tanso Co Ltd
Priority date: 1987-04-30
Filing date: 1987-04-30
Publication date: 1994-01-12
Anticipated expiration: 2009-01-12
Also published as: JPS6379973A

Description

【発明の詳細な説明】産業上の利用分野本発明は、金属、金属酸化物、セラミツクス、プラスチ
ツクス等からなる基材に、フツ素−炭素結合を含む化合
物薄膜を形成させることによる基材表面の改質方法に関
する。

従来の技術及びその問題点金属、金属酸化物、セラミツクス、プラスチツクス等か
らなる基材表面に、含フツ素化合物の薄膜を形成させ
て、耐薬品性、疎水性、耐摩耗性、潤滑性等を付与する
方法は公知である。このような方法としては、一般に、
テトラフルオロエチレンを湿式塗布する方法が広く行な
われているが、テトラフルオロエチレンは高価であり、
また金属、セラミツクス等の物質上では、テトラフルオ
ロエチレン自体が低表面エネルギーであるために密着性
に優れた被膜を形成させることが困難であり、使用中に
剥離流出して、その機能が低下するという問題がある。

また、フツ素気体中での化学的処理方法により、金属表
面上にフツ化炭素を形成する方法も研究されているが、
フツ素気体が危険であることに加えて、処理条件も複雑
であり、実用には適さない。

また、金属、セラミツクス等を直接含フツ素プラズマガ
スによつて処理する場合には、金属やセラミツクスは、
炭素を微量しか含有しないため、フツ化炭素化合物を形
成させることはできず、時に金属を直接含フツ素プラズ
マガスで処理する場合には、金属の表面は、フツ化金属
となつて親水性でもろくなり、金属を保護するという役
割をはたすことはできない。

問題点を解決するための手段本発明者は、金属、、セラミツクス、プラスチツクス等
の表面にフツ素−炭素結合を有する化合物の強固な薄膜
を形成させて、疎水性、潤滑性、耐摩耗性、耐薬品性等
を付与することを目的に鋭意研究を重ねた結果、炭化水
素化合物とフツ化硫黄化合物とを有する混合気体を放電
して発生するプラズマガスを金属、セラミツクス、プラ
スチツクス等の基材に接触させることによつて基板上
に、均一かつ強固にフツ素−炭素結合を有する化合物の
薄膜を形成できることを見出した。本発明は、このよう
な知見に基くものである。

即ち本発明は、炭化水素化合物及びフツ化硫黄化合物を
含む混合気体の存在下において、放電により発生するプ
ラズマガスを基材に接触させることにより、基材表面に
フツ素−炭素結合を有する化合物の薄膜を形成させるこ
とを特徴とする基材表面の改質方法に係る。

本発明では、炭化水素化合物とフツ化硫黄化合物とを含
む混合気体の存在下において、放電により発生するプラ
ズマガスを基材に接触させることによつて基板上にフツ
素−炭素結合を有する化合物による薄膜を形成させるこ
とができる。本発明方法において使用できる炭化水素化
合物としては、例えば、ＣＨ₄、Ｃ₂Ｈ₄、Ｃ₂Ｈ₆、Ｃ₃Ｈ
₈、Ｃ₄Ｈ₁₀等を例示でき、フツ化硫黄化合物としては、
ＳＦ₆等を例示できる。混合比は、要求される薄膜の性
状に応じて適宣決定すればよい。

この混合気体には、必要に応じて、Ｎ₂、Ｈｅ等のガス
を添加して放電電圧等の調整を行なうこともできるし、
また形成膜の性能、基材との接合性能等をあげるため水
素や酸素などを混合してもよい。本発明方法では、従来
の放電プラズマ法によるフツ化黒鉛の製造において、フ
ツ素原料として使用されている取扱いに危険を伴うフツ
素分子気体を使用しないので安全性の点において有利で
ある。

本発明で用いられるプラズマ発生方法としては、内部
電極方式による直流グロー放電又は低周波放電、内部
電極方式、外部電極方式又はコイル型方式による高周波
放電、導波管型方式によるマイクロ波放電、電子サ
イクロトロン共鳴放電（ＥＣＲ放電）電極を使用しな
い誘導コイル型高周波放電、等を挙げることができるか
ら、これらに限定されず、放電によつてプラズマを発生
し、炭素含有膜と反応を起こす方法であればいずれの方
法でもよい。

放電処理の方法は、常法に従えばよく、含フツ素プラズ
マが発生する条件において、基材表面に対して要求され
る性質に応じて適宣放電条件を決定すればよい。

本発明では、基材としては、特に制限はないが、例えば
金属、金属酸化物、セラミツクス、プラスチツクス等を
用いることができる。これらの基材の種類は、特に限定
されるものではないが、金属としては、例えば銅、鉄、
ニツケル、アルミニウム、クロム、タングステン、錫、
亜鉛、ケイ素、マンガン、チタン、インジウム等を含む
金属単体全般、これらの合金等を挙げることができる。
金属酸化物としては、上記金属の酸化物を例示できる。
また、セラミツクスとしては、ケイ酸塩ガラス、石英ガ
ラス、ホウ酸塩ガラス、リン酸塩ガラス等のガラス類、
アルミナセメント、ポルトランドセメント、マグネシア
セメント等のセメント類、マグネシア、ジルコン、アル
ミナ、酸化チタン、炭化珪素、チツ化珪素等を挙げるこ
とができる。プラスチツクスとしても特に制限はなく、
広く各種のものが使用でき、例えば、ポリエチレン樹
脂、ポリプロピレン樹脂、ポリアセタール樹脂、アクリ
ル樹脂、ナイロン樹脂、セルロース樹脂、ポリカーボネ
ート樹脂、フエノキシ樹脂、ポリエステル樹脂、ポリウ
レタン樹脂、ジアリルフタレート樹脂、フエノールホル
ムアルデヒド樹脂、尿素樹脂、メラミン・アルデヒド樹
脂、エポキシ樹脂、フラン樹脂、キシレン樹脂、シリコ
ーン樹脂、ポリスチレン樹脂、ビニール樹脂、アルキド
樹脂、塩化ポリエーテル樹脂等を挙げることができる。

基材の形状は、特に限定されず、丸棒状、角柱状、板状
等の任意の形状とすることができる。

処理条件は、要求される薄膜の性状に応じて適宣決定す
ればよい。

本発明で放電装置内に置く基材の位置は、プラズマを発
生させる電場内であつてもよく、また含フツ素化合物の
プラズマを通過するガスが活性な状態で達する範囲内で
あれば電場外であつてもよい。特に基材として、プラス
チツクスを使用する場合には、例えば、基材を電場中に
おいてマイクロ波による放電を行なえば、プラスツチク
スが溶けることがあるので、このような場合には、電場
中に基材をおかずに、電場外であつて、プラズマ通過し
た活性なガスガ達する範囲内に基材をおくことが必要に
なる。

また、電場中に基材をおいて放電させる場合には、基材
表面がエツチングされながら、フツ素−炭素結合を有す
る化合物の薄膜が形成されることがあり、要求する基材
の表面性状に応じて処理条件を決定することが必要にな
る。

本発明方法によれば、試料気体の種類、混合比、圧力、
放電の方法、例えば交流、直流、高周波などの方法、放
電時間、電極間距離、基板温度、放電のＯＮ、ＯＦＦの
繰り返しなど諸条件を調節することによつて、炭素含有
膜のフツ素化程度をコントロールすることができ、基材
表面の疎水性能等を調整することが可能である。フツ素
化程度は、Ｘ線光電子スペクトル（ＥＳＣＡスペクト
ル）分析により計算されたＦ／Ｃの割合によつて定量的
に測定できる。

発明の効果本発明方法によれば、基材の種類を問わず、基材表面
に、均一かつ強固な、密着性に優れたフツ素−炭素結合
を有する化合物の薄膜を形成させることができる。ま
た、本発明方法は、フツ素原料としてフツ素分子気体を
使用しないので、安全性に優れた方法である。また、本
発明方法によれば、化学的処理方法などに比べて、極め
て短時間で目的物が得られるという大きな利点がある。

更に、本発明方法では、ポリテトラフルオロエチレンよ
りも疎水性に優れたフツ素−炭素結合を有する化合物の
薄膜を形成させることが可能であり、本発明方法によつ
て処理した基材は、耐薬品性、疎水性、耐摩耗性、潤滑
性等に優れたものとなる。

本発明方法によつて処理した基材は、例えば、プラスチ
ツクスの場合には、磁気テープ、精密機械用防湿フイル
ム、人工血管、血液バツクなどに有用であり、セラミツ
クスの場合には、人工骨、瓦等として有効に使用でき、
金属の場合には、液体中で使用する機械の材料、摺動材
などとして用いることができるなど、広範囲な用途を有
するものである。

実施例以下、実施例を示して本発明を詳細に説明する。尚、実
施例におけるガスの流速は、大気圧下で測定した値であ
る。

実施例１プラズマ放電装置として第１図に示す高周波放電による
プラズマ放電装置を使用した。第１図に示すプラズマ放
電装置は、原料、キヤリアガス供給路１、高周波電源
２、プラズマ反応系３、放電電極４及び排気路５から基
本的に構成されるものである。

０．５トールのＡｒガス中でスパツタリング法で５分間
前処理をしたＳＵＳ３０４薄板を試料とし、上記プラズ
マ放電装置の放電電極上に該試料を置き、前圧０．２ト
ールのＳＦ₆−ＣＨ₄混合ガス（ＳＦ₆０．１３４トー
ル、ＣＨ₄０．０６６トール）を１５cm³（Ｎ．Ｔ．
Ｐ．）／minの流速で流しながら、５０Ｗ、１３．５Ｍ
Ｈｚの高周波電力（ラジオ波）を電極に印加してプラズ
マを発生させ、３分間処理をした。その結果、試料表面
に膜厚約１．０μｍの被膜が形成され、水滴の接触角は
９９〜１０１度、平均約１００度となつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１で使用したプラズマ放電装置の概略
図である。図において、（１）は原料、キヤリアガス供給路、
（２）は高周波電源、（３）はプラズマ反応系、（４）
は放電電極、（５）は排気路である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】炭化水素化合物及びフッ化硫黄化合物を含
む混合気体の存在下において、放電により発生するプラ
ズマガスを基材に接触させることにより、基材表面にフ
ッ素−炭素結合を有する化合物の薄膜を形成させること
を特徴とする基材表面の改質方法。