PL212074B1 - Sposoby wytwarzania wyrobu powlekanego i wyrób powlekany - Google Patents

Sposoby wytwarzania wyrobu powlekanego i wyrób powlekany

Info

Publication number
PL212074B1
PL212074B1 PL378032A PL37803204A PL212074B1 PL 212074 B1 PL212074 B1 PL 212074B1 PL 378032 A PL378032 A PL 378032A PL 37803204 A PL37803204 A PL 37803204A PL 212074 B1 PL212074 B1 PL 212074B1
Authority
PL
Poland
Prior art keywords
dlc
inclusive layer
layer
dlc inclusive
contact angle
Prior art date
Application number
PL378032A
Other languages
English (en)
Other versions
PL378032A1 (pl
Inventor
Joseph M. Bienkiewicz
Jeffrey D. Gordon
Vijayen S. Veerasamy
Scott V. Thomsen
Original Assignee
Guardian Industries
Guardian Industries Corp
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 Guardian Industries, Guardian Industries Corp filed Critical Guardian Industries
Publication of PL378032A1 publication Critical patent/PL378032A1/pl
Publication of PL212074B1 publication Critical patent/PL212074B1/pl

Links

Classifications

    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/22Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with other inorganic material
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/3411Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials
    • C03C17/3429Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating
    • C03C17/3441Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions with at least two coatings of inorganic materials at least one of the coatings being a non-oxide coating comprising carbon, a carbide or oxycarbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3618Coatings of type glass/inorganic compound/other inorganic layers, at least one layer being metallic
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3626Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer one layer at least containing a nitride, oxynitride, boronitride or carbonitride
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3634Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer one layer at least containing carbon, a carbide or oxycarbide
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3644Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer the metal being silver
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C17/00Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating
    • C03C17/34Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions
    • C03C17/36Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal
    • C03C17/3602Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer
    • C03C17/3657Surface treatment of glass, not in the form of fibres or filaments, by coating with at least two coatings having different compositions at least one coating being a metal the metal being present as a layer the multilayer coating having optical properties
    • C03C17/366Low-emissivity or solar control coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/22Chemical 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
    • C23C16/26Deposition of carbon only
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C23COATING 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
    • C23CCOATING 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
    • C23C16/00Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/56After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/20Materials for coating a single layer on glass
    • C03C2217/28Other inorganic materials
    • C03C2217/282Carbides, silicides
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/70Properties of coatings
    • C03C2217/75Hydrophilic and oleophilic coatings
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2217/00Coatings on glass
    • C03C2217/70Properties of coatings
    • C03C2217/78Coatings specially designed to be durable, e.g. scratch-resistant
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/30Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32After-treatment
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C03GLASS; MINERAL OR SLAG WOOL
    • C03CCHEMICAL COMPOSITION OF GLASSES, GLAZES OR VITREOUS ENAMELS; SURFACE TREATMENT OF GLASS; SURFACE TREATMENT OF FIBRES OR FILAMENTS MADE FROM GLASS, MINERALS OR SLAGS; JOINING GLASS TO GLASS OR OTHER MATERIALS
    • C03C2218/00Methods for coating glass
    • C03C2218/30Aspects of methods for coating glass not covered above
    • C03C2218/32After-treatment
    • C03C2218/322Oxidation
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T428/00Stock material or miscellaneous articles
    • Y10T428/30Self-sustaining carbon mass or layer with impregnant or other layer

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Geochemistry & Mineralogy (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Surface Treatment Of Glass (AREA)
  • Carbon And Carbon Compounds (AREA)
  • Physical Vapour Deposition (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)
  • Laminated Bodies (AREA)

Description

Przedmiotem wynalazku są sposoby wytwarzania wyrobu powlekanego obejmujące osadzanie warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) na podłożu, wyrób powlekany obejmujący osadzanie warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) na podłożu oraz sposób wytwarzania wyrobu powlekanego ze zmniejszonym kątem zwilżania warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC).
Pewne przykładowe postacie wykonania niniejszego wynalazku dotyczą powłoki hydrofilowej, zawierającej węgiel typu diamentu (DLC), umieszczonej na (bezpośrednio albo niebezpośrednio) podłożu szklanym, z tworzywa sztucznego, albo temu podobnym, oraz sposobu jej wytwarzania. W szczególnoś ci, niniejszy wynalazek dotyczy powł oki zawierają cej DLC, którą traktuje si ę : (a) wiązką jonową zawierającą tlen, i/lub (b) gorącą cieczą (np., gorącą wodą w postaci cieczy i/lub pary) w celu spowodowania, aby powłoka zawierająca DLC stała się hydrofilowa i/lub w celu zmniejszenia jej kąta zwilżania θ.
Często pożądane jest dostarczenie powłoki hydrofilowej (np., powłoki zapobiegającej zamgleniu) na podłożu takim jak samochodowa szyba przednia, okno samochodowe, lusterko samochodowe, lustro budowlane, lustro łazienkowe, okno budowlane, albo temu podobne. Takie powłoki mogą zmniejszać prawdopodobieństwo przybierania przez krople wody, osadzone na podłożu, kształtu (kształtów) kulistego, umożliwiając w ten sposób poprawienie widoczności. Innymi słowy, zadaniem powłok hydrofilowych jest zredukowanie skraplania w postaci kropelek na powierzchniach podłoża (np., na wewnętrznej powierzchni szyby przedniej albo okna samochodowego). W istocie, powłoka hydrofilowa może zmniejszać tworzenie się wielu małych kropel cieczy, które mogą rozpraszać światło na powierzchni (to jest, sprawić, że skraplanie na powierzchni będzie przybierać formę filmu w przeciwieństwie do formy kropelek).
Niestety, pewne powłoki hydrofilowe nie są tak trwałe i/lub twarde jak byłoby to pożądane z innych powodów i dlatego też nie są skuteczne z praktycznego punktu widzenia w zastosowaniach, takich jak samochodowe szyby przednie i/lub inne rodzaje okien albo luster.
Amerykański opis patentowy nr 5543203 ujawnia nośnik magnetyczny dźwięku zawierający film ochronny z węgla amorficznego, umieszczony ponad warstwą DLC. Film ochronny jest częściowo wytrawiany dla odsłonięcia warstwy DLC. Opis ten nie ujawnia, ani nie sugeruje traktowania warstwy DLC gorącą wodą i/lub parą w celu zmniejszenia kąta zwilżania.
Amerykańskie zgłoszenie patentowe nr US 2002/012740 ujawnia warstwę zawierającą węgiel typu diamentu (DLC), którą traktuje się promieniowaniem nadfioletowym (UV) w celu spowodowania by stała się hydrofilowa (to jest, naświetlanie UV powoduje zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy). Podczas gdy ten sposób wytwarzania hydrofilowej warstwy zawierającej DLC jest skuteczny, jest także pracochłonny. Przykład w tym powoływanym zgłoszeniu patentowym określa, że DLC traktowano QUV przez 86 godzin w celu spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania θ DLC z 73,47 stopni do 19,12 stopni (to jest, to zmniejszenie kąta zwilżania, równe 74% zajęło 86 godzin). Byłoby pożądanym gdyby warstwę zawierającą DLC można było uczynić hydrofilową za pomocą sposobu mniej czasochłonnego.
Z powyższego punktu widzenia, oczywistym jest, że istnieje zapotrzebowanie na (i) wyrób powlekany (np., powlekane podłoże szklane albo z tworzywa sztucznego) posiadający właściwości hydrofilowe, i/lub sposób jego wytwarzania, (ii) zabezpieczającą powłokę hydrofilowa dla podłóż okiennych i/lub luster, która jest dość odporna na zarysowanie, uszkodzenie, i/lub (iii) mniej czasochłonny sposób zmniejszania kąta zwilżania DLC.
Celem różnych postaci wykonania niniejszego wynalazku jest spełnienie jakiegokolwiek albo wszystkich, opisanych powyżej, zapotrzebowań, i/lub innych zapotrzebowań, które staną się oczywiste dla specjalisty po zapoznaniu się z następującym ujawnieniem.
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyrobu powlekanego obejmujący osadzanie warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) na podłożu, charakteryzujący się tym, że po osadzeniu, prowadzi się obróbkę warstwy zawierającej DLC wiązką jonową i następnie obróbkę warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą w temperaturze od 50 do 200°C; i w którym połączenie obróbki wiązką jonową i obróbki gorącą cieczą i/lub parą powoduje zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 20%.
Korzystnie prowadzi się połączenie obróbki wiązką jonową i obróbki gorącą cieczą i/lub parą powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 40%, i przy czym warstwa zawierająca DLC posiada twardość średnią równą co najmniej 10 GPa. Albo korzystnie proPL 212 074 B1 wadzi się połączenie obróbki wiązką jonową i obróbki gorącą cieczą i/lub parą powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 50%. Albo korzystnie prowadzi się połączenie obróbki wiązką jonową i obróbki gorącą cieczą i/lub parą powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 60%.
Po obróbce wiązką jonową i obróbce gorącą cieczą i/lub parą, warstwa zawierająca DLC wykazuje kąt zwilżania θ mniejszy niż albo równy 25 stopni. Albo po obróbce wiązką jonową i obróbce gorącą cieczą i/lub parą, warstwa zawierająca DLC wykazuje kąt zwilżania θ mniejszy niż albo równy 20 stopni. Albo po obróbce wiązką jonową i obróbce gorącą cieczą i/lub parą, warstwa zawierająca DLC wykazuje kąt zwilżania θ mniejszy niż albo równy 15 stopni.
Korzystnie stosuje się warstwę zawierającą DLC posiadającą średnią twardość równą co najmniej 10 GPa, oraz stosuje się warstwę zawierającą DLC, która jest bezpostaciowa. Warstwa zawierająca DLC, która jest uwodorniona. Stosuje się warstwę zawierającą DLC posiadającą więcej wiązań węgiel-węgiel typu sp3 niż wiązań węgiel-węgiel typu sp2, i wykazującą średnią gęstość równą co najmniej 2,4 gram/cm3. Prowadzi się obróbkę wiązką jonową obejmującą wykorzystanie co najmniej jednego źródła wiązki jonowej, które wytwarza co najmniej jedną wiązkę jonową w kierunku powierzchni warstwy zawierającej DLC, i w którym co najmniej gazowy tlen jest obecny w źródle wiązki jonowej podczas obróbki wiązką jonową tak, że co najmniej jony tlenu są kierowane w stronę powierzchni warstwy zawierającej DLC podczas obróbki wiązką jonową. Stosuje się ponadto napylanie powłoki niskoemisyjnej na podłożu przed osadzeniem warstwy zawierającej DLC, tak że powłoka niskoemisyjna jest umieszczona pomiędzy warstwą zawierającą DLC i podłożem, i w którym podłoże jest podłożem szklanym. Stosuje się gorącą ciecz i/lub parę posiadające temperaturę od 70 do 200°C albo od 80 do 150°C, albo też posiadające temperaturę co najmniej 70°C. Stosuje się również gorącą ciecz i/lub parę zawierające gorącą wodę (H2O).
Alternatywnie sposób wytwarzania wyrobu powlekanego obejmujący osadzenie warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) na podłożu, charakteryzuje się tym, że dostarcza się gaz zawierający tlen w co najmniej jednym źródle jonów; i prowadzi się obróbkę wiązką jonową warstwy zawierającej DLC, przy użyciu co najmniej jednego źródła jonów ze znajdującym się w nim gazem, a ponadto obróbkę warstwy zawierającej DLC cieczą i/lub parą zawierającą H2O w temperaturze co najmniej 50°C, dla spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 5%.
Korzystnie stosuje się obróbkę wiązką jonową powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 10%, i w którym warstwa zawierająca DLC posiada średnią twardość równą co najmniej 10 GPa. Stosuje się obróbkę wiązką jonową powodując spadek kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 20% i prowadzi się ponadto obróbkę warstwy zawierającej DLC cieczą i/lub parą zawierającą H2O w temperaturze co najmniej 50°, dla spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania warstwy zawierającej DLC.
Jeszcze inny alternatywny sposób wytwarzania wyrobu powlekanego, obejmujący osadzenie warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) na podłożu, charakteryzuje się tym, że po traktowaniu wiązką jonową prowadzi się obróbkę warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą w temperaturze co najmniej 50°C, dla spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC.
Korzystnie stosuje się gorącą ciecz i/lub parę posiadającą temperaturę co najmniej 70°C albo posiadające temperaturę od 70 do 200°C, lub też od 80 do 150°C.
Prowadzi się obróbkę warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 5% albo o co najmniej 10%, lub też o co najmniej 20%, czy nawet o co najmniej 40%. Stosuje si ę ciecz i/lub parę zawierają ce H2O. Stosuje się ciecz i/lub parę zawierające ponadto co najmniej jedno z H2O2 i HOCl. Stosuje się ciecz i/lub parę zawierające co najmniej jedno z H2O, H2O2 i HOCl. Prowadzi się ponadto obróbkę wiązką jonową warstwy zawierającej DLC co najmniej jonami tlenu przed i/lub po obróbce cieczą i/lub parą. Kąt zwilżania warstwy zawierającej DLC jest mniejszy niż albo równy 25 stopni po powyższej obróbce, albo mniejszy niż albo równy 20 stopni po powyższej obróbce. Stosuje się warstwę zawierającą DLC obejmującą ponadto wodór.
Przedmiotem wynalazku jest również wyrób powlekany obejmujący warstwę zawierającą węgiel typu diamentu (DLC), osadzoną na podłożu, charakteryzujący się tym, że powierzchnia zewnętrzna warstwy zawierającej DLC jest poddawana obróbce wiązką jonową i/lub obróbce gorącą wodą tak, aby była co najmniej częściowo utleniona, a kąt zwilżania θ warstwy zawierającej DLC był nie większy od 25 stopni, przy czym obróbka gorąca woda trwa od 10 s do 10 minut.
PL 212 074 B1
Korzystnie stosowana warstwa zawierająca DLC posiada więcej wiązań węgiel-węgiel typu sp3 niż wiązań węgiel-węgiel typu sp2, i wykazuje średnią gęstość co najmniej 2,4 gram/cm3, oraz wykazuje kąt zwilżania θ mniejszy niż 20 stopni.
Kolejnym przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania wyrobu powlekanego ze zmniejszonym kątem zwilżania θ warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) obejmujący zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 10%, polegający na tym, że prowadzi się (a) obróbkę powierzchni warstwy zawierającej DLC co najmniej jonami tlenu, z co najmniej jednego źródła jonów; i (b) obróbkę powierzchni warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą, w temperaturze co najmniej 50°C.
Korzystnie kąt zwilżania warstwy zawierającej DLC jest zmniejszony o co najmniej 20% przez co najmniej jedno z (a) i (b), albo kąt zwilżania warstwy zawierającej DLC jest zmniejszony o co najmniej 40% przez co najmniej jedno z (a) i (b). Natomiast ciecz i/lub para zawiera wodę, i ma temperaturę co najmniej 70°C.
Zaletą wynalazku jest dostarczenie trwałego wyrobu powlekanego, który z mniejszym prawdopodobieństwem będzie przyciągać albo będzie dotknięty skraplaniem w formie kropelek. Przykładowe zastosowania, w których można zastosować taką powłokę (powłoki) hydrofilowa obejmują, na przykład, nieograniczająco, samochodowe szyby przednie, samochodowe szyby tylne (to jest, tylne szyby pojazdów), samochodowe okna boczne, okna budowlane, lustra, szkło powlekane stosowane w stołach meblarskich, i temu podobne.
Według pewnych postaci wykonania wynalazku poddaje się obróbce warstwę zawierającą DLC w celu spowodowania spadku/zmniejszenia jej kąta zwilżania θ. Warstwę zawierającą DLC można traktować co najmniej jednym środkiem z: (a) wiązki (wiązek) jonowej zawierającej tlen, i (b) gorącej cieczy i/lub pary, takiej jak gorąca woda w celu spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania warstwy zawierającej DLC, we względnie krótkim okresie czasu.
Według przykładowych postaci wykonania, stwierdzono zaskakująco, że obróbka wiązką jonową warstwy zawierającej DLC (np., za pomocą gazowego tlenu i azotu, i/lub gazowej pary wodnej, na przykład, w źródle jonów) utlenia powierzchnię warstwy zawierającej DLC, powodując w ten sposób szybki spadek jej kąta zwilżania θ, w krótkim okresie czasu. W obróbce wiązką jonową można zastosować jedną albo więcej wiązek jonowych.
Według innych przykładowych postaci wykonania, stwierdzono zaskakująco, że traktowanie warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą (np., gorącą wodą w postaci cieczy i/lub pary) utlenia powierzchnię warstwy zawierającej DLC, powodując w ten sposób szybki spadek jej kąta zwilżania θ, w krótkim okresie czasu, i w ten sposób sprawia, że jest ona bardziej hydrofilowa. Obróbkę gorącą wodą można ewentualnie zastosować w połączeniu z obróbką wiązką jonową z tlenem w różnych postaciach wykonania według wynalazku.
Inną korzyścią wynalazku jest dostarczenie powłoki hydrofilowej odpornej na zarysowanie, a w pewnych przykł adowych postaciach wykonania jest dostarczenie wyrobu powlekanego, w którym warstwa powłoki zawiera wiązania węgiel-węgiel zarówno typu sp2 jak i sp3 i ma energię powierzchniową Yc co najmniej 20 mN/m, korzystniej co najmniej 24 mN/m, i najkorzystniej co najmniej 26 mN/m.
Pewne przykładowe postaci wykonania według wynalazku dostarczają sposób zmniejszenia kąta zwilżania θ warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC), przy czym sposób obejmuje: zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 10% przez co najmniej jedno z: (a) obróbki powierzchni warstwy zawierającej DLC co najmniej jonami tlenu z co najmniej jednego źródła jonów; i (b) obróbki powierzchni warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą w temperaturze co najmniej 50 stopni C.
Jeszcze inne przykładowe postaci wykonania według wynalazku dostarczają sposób wytwarzania wyrobu powlekanego, przy czym sposób obejmuje: osadzenie warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) na podłożu; po powyższym osadzeniu, obróbkę wiązką jonową warstwy zawierającej DLC i następnie obróbkę warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą w temperaturze od 50 do 200 stopni C; i w którym połączenie powyższej obróbki wiązką jonową i powyższej obróbki gorącą cieczą i/lub parą powoduje zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 20%.
Kolejne przykładowe postacie wykonania według wynalazku dostarczają sposób wytwarzania wyrobu powlekanego, przy czym sposób obejmuje: osadzenie warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) na podłożu; i obróbkę warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą (np., która może zawierać gorącą wodę w pewnych przykładowych sytuacjach) w temperaturze co najmniej 50 stopni C w celu spowodowania zmniejszenia ką ta zwilż ania 9θ warstwy zawierają cej DLC.
PL 212 074 B1
Niniejszy wynalazek zostanie teraz opisany w odniesieniu do pewnych postaci wykonania, wraz z odniesieniem do załączonych ilustracji.
Figura 1 przedstawia boczny przekrój poprzeczny wyrobu powlekanego według postaci wykonania niniejszego wynalazku, w której dostarczono podłoże z nałożoną na nim co najmniej warstwą wykonaną z, albo zawierającą DLC i jest ono traktowane co najmniej jednym z (a) wiązki (wiązek) jonowej, i (b) gorącej cieczy, takiej jak woda w postaci cieczy i/lub pary, w celu spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania θ warstwy.
Figura 2 przedstawia ogólny schemat blokowy według przykładowej postaci wykonania wynalazku, ilustrujący, że można zastosować obróbki wiązką jonową i/lub gorącą cieczą w celu spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC.
Figura 3 przedstawia bardziej szczegółowy schemat blokowy według przykładowej postaci wykonania wynalazku, ilustrujący, że obróbki wiązką jonową i/lub gorącą cieczą można zastosować do spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC.
Figura 4 przedstawia częściowo schematyczny, boczny przekrój poprzeczny, ilustrujący kąt zwilżania θ kropli (np., osadzonej kropli wody) na niepokrytym podłożu szklanym.
Figura 5 przedstawia częściowo schematyczny, boczny przekrój poprzeczny, ilustrujący kąt zwilżania θ kropli na wyrobie powlekanym, zawierającym powłokę hydrofobową, na przykład, wyrobie ujawnionym w amerykańskim zgłoszeniu patentowym nr US 09/442,805.
Figura 6 przedstawia częściowo schematyczny, boczny przekrój poprzeczny, ilustrujący niski kąt zwilżania θ kropli (np., osadzonej kropli wody) na wyrobie powlekanym według postaci wykonania niniejszego wynalazku (na przykład, po obróbce wiązką jonową i/lub obróbce gorącą cieczą).
Figura 7 przedstawia boczny przekrój poprzeczny przykładowego źródła wiązki jonowej, które można zastosować w jakiejkolwiek postaci wykonania niniejszego wynalazku do osadzenia warstwy (warstw) zawierającej DLC i/lub do obróbki wiązką jonową warstwy wykonanej z, albo zawierającej DLC, w celu spowodowania zmniejszenia jej kąta zwilżania θ.
Figura 8 przedstawia rzut perspektywiczny liniowego źródła wiązki jonowej z Figury 7.
Figura 9 przedstawia schematyczny diagram przekroju poprzecznego, ilustrujący przykład jak wyrób powlekany traktuje się gorącą cieczą w celu spowodowania zmniejszenia jego kąta zwilżania według przykładowej postaci wykonania niniejszego wynalazku.
Odnosząc się teraz bardziej szczegółowo do załączonych figur rysunku na których podobne odnośniki liczbowe wskazują podobne elementy na wszystkich załączonych rysunkach.
Pewne przykładowe postaci wykonania niniejszego wynalazku dotyczą poprawienia właściwości hydrofilowych wyrobu powlekanego (np., samochodowej szyby przedniej, samochodowej szyby tylnej, samochodowej szyby bocznej, szyby przedniej pojazdu śniegowego (ratraka), okna budowlanego, lustra, szkła powlekanego stosowanego w meblarstwie, i temu podobnych) przez dostarczenie warstwy albo powłoki zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) na podłożu w taki sposób, że uzyskany wyrób i/lub warstwa posiada właściwości albo charakterystyki hydrofilowe. Pewne inne postacie wykonania niniejszego wynalazku dotyczą zmniejszania kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC, niezależnie czy, czy też nie, ostateczny kąt zwilżania sprawia, że wyrób powlekany jest hydrofilowy.
Zaskakująco, stwierdzono, że kąt zwilżania θ warstwy wykonanej z, albo zawierającej DLC można zmniejszyć przez (a) obróbkę wiązką jonową warstwy DLC po osadzeniu, i/lub (b) obróbkę gorącą cieczą/parą warstwy DLC po osadzeniu.
Wiązka (wiązki) jonowa zastosowana do obróbki wiązką jonową (a) może być rozproszona, skolimowana, i/lub skupiona, i można zastosować jedno albo więcej źródeł jonów (i zatem jedną albo więcej wiązek) do obróbki wiązką jonową. W pewnych postaciach wykonania, można zastosować zarówno wiązki rozproszone jaki i skolimowane. Stwierdzono, że obróbka wiązką jonową zwiększa składnik polarny energii powierzchniowej warstwy zawierającej DLC, co z kolei zwiększa całkowitą energię powierzchniową warstwy. Im wyższa energia powierzchniowa, tym bardziej hydrofilowa warstwa i niższy kąt zwilżania θ. Zatem, zwiększając energię powierzchniową przez obróbkę wiązką jonową, można poprawić hydrofilowość DLC, a zatem obniżyć kąt zwilżania θ. W pewnych przykładowych postaciach wykonania, stwierdzono, że obróbka wiązką jonową warstwy zawierającej DLC (np., stosując gazowy tlen i azot, i/lub gazową parę wodną, na przykład, w źródle (źródłach) jonów) powoduje co najmniej częściowe utlenienie powierzchni warstwy zawierającej DLC, wywołując w ten sposób szybki spadek jej kąta zwilżania θ w krótkim okresie czasu (np., w czasie sekund albo minut, w przeciwieństwie do dziesiątek godzin wymaganych według ujawnienia z amerykańskiego zgłoszenia patentowego nr US 2002/0127404).
PL 212 074 B1
W pewnych przykładowych postaciach wykonania, obróbka wiązką jonową z co najmniej tlenem warstwy zawierającej DLC powoduje co najmniej 5% spadek (zmniejszenie) kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC, korzystniej co najmniej 10%, jeszcze korzystniej co najmniej 20%, jeszcze korzystniej co najmniej 40%, jeszcze korzystniej co najmniej 50%, i czasem nawet co najmniej 60%. Kąt zwilżania θ warstwy zawierającej DLC przed obróbką wiązką jonową może być ewentualnie hydrofilowy, ale po powyższej obróbce wiązką jonową, i obróbce gorącą cieczą i/lub parą w pewnych przykładowych postaciach wykonania, kąt zwilżania 9 może być mniejszy niż 65 stopni, czasem mniejszy niż 50 stopni, czasem mniejszy niż 40 stopni, bardziej korzystnie mniejszy od 25 stopni, korzystniej mniejszy od 20 stopni, a jeszcze korzystniej mniejszy od 15 lub 10 stopni.
Stwierdzono także zaskakująco, że obróbka warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą (np., gorącą wodą w postaci cieczy i/lub pary) również powoduje zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC. Obróbkę gorącą cieczą/parą można, lub też nie, zastosować w połączeniu z obróbką wią zką jonową z tlenem w róż nych postaciach wykonania niniejszego wynalazku.
W pewnych przykładowych postaciach wykonania, obróbka gorącą cieczą i/lub parą (np., stosując gorącą wodę) może spowodować co najmniej 5% spadek (zmniejszenie) kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC, korzystniej co najmniej 10%, jeszcze korzystniej co najmniej 20%, jeszcze korzystniej co najmniej 40%, jeszcze korzystniej co najmniej 50%, i czasem nawet co najmniej 60%. Kąt zwilżania θ warstwy zawierającej DLC przed obróbką gorącą wodą może być ewentualnie hydrofilowy, ale po obróbce gorącą wodą (którą można, lub też nie, zastosować w połączeniu obróbką jonową), w pewnych przykładowych postaciach, wykonania kąt zwilżania θ może być mniejszy od 40 stopni, korzystniej mniejszy od 30 stopni, jeszcze korzystniej mniejszy od 25 stopni, jeszcze korzystniej mniejszy od 20 stopni, jeszcze korzystniej mniejszy od 15 stopni, i czasem nawet mniejszy od 10 stopni.
Połączenie hydrofilowości z zastosowaniem warstwy/powłoki bezpostaciowego węgla typu diamentu (DLC), umieszczonej na podłożu podstawowym umożliwia uzyskanemu wyrobowi powlekanemu posiadanie niskiego kąta zwilżania θ jak również charakterystyk twardości powierzchniowej i odporności na zarysowanie dostatecznie dobrych, aby wyrób można było zastosować w samochodowych, okiennych, i/lub innych otoczeniach, wystawionych na silne działanie czynników zewnętrznych, tam gdzie pożądana jest trwałość. Ewentualnie, w DLC można dostarczyć (w dodatku do obróbki wiązką jonową) środek (środki) domieszkujący indukujący polarność (np., B, N, P, As, S, Sb, Ga, In, i/lub jakikolwiek inny środek) domieszkujący indukujący polarność), tak aby pomóc DLC stać się bardziej polarną, co z kolei zwiększa energię powierzchniową i w ten sposób dostarcza powłokę bardziej hydrofilowa. W pewnych dowolnych postaciach wykonania, można także zastosować obróbkę UV w połączeniu z obróbką wiązką jonową aby spowodować zmniejszenie i utrzymanie niskiej wartoś ci kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC.
Figura 1 przedstawia boczny przekrój poprzeczny wyrobu powlekanego według postaci wykonania niniejszego wynalazku, w której co najmniej jedna powłoka (powłoki) albo warstwa 3 zabezpieczająca, zawierająca węgiel typu diamentu (DLC), jest umieszczona na podłożu 1. Wyrób powlekany posiada zewnętrze albo powierzchnię zewnętrzną 9. Podłoże 1 można wykonać ze szkła, tworzywa sztucznego, materiału ceramicznego, albo temu podobnego. Ewentualnie, w pewnych postaciach wykonania niniejszego wynalazku, pomiędzy warstwą zawierającą DLC 3 i podłożem 1 można dostarczyć inną warstwę (warstwy) (np., warstwę (warstwy) dielektryczną i/lub wielowarstwową powłokę niskoemisyjną - nie pokazana). Figura 2 przedstawia schemat blokowy, ilustrujący etapy sposobu wytwarzania w celu zmniejszenia kąta zwilżania θ warstwy DLC 3 w pewnych postaciach wykonania niniejszego wynalazku.
Odnośnie Figur 1-2, warstwa 3 zawierająca DLC może być osadzona za pomocą wiązki jonowej na podłożu 1 (ewentualnie, inna warstwa (warstwy) może znajdować się na podłożu pod warstwą DLC 3). Określenie „na” (w odniesieniu do warstwy znajdującej się „na” podłożu albo innej warstwy) w niniejszym zgłoszeniu patentowym oznacza osadzenie na, niezależnie od tego czy, czy też nie, inna warstwa (warstwy) jest umieszczona pomiędzy nimi. Tak więc, na przykład, warstwę zawierającą DLC 3 można umieścić bezpośrednio na podłożu 1, jak pokazano na Figurze 1, albo można umieścić na podłożu 1 z powłoką niskoemisyjną albo inną warstwą (warstwami) pomiędzy nimi. Przykładowe układy warstwowe (w całej albo w jakiejkolwiek części tych powłok), które można zastosować jako powłokę (powłoki) niskoemisyjną albo inną na podłożu 1 pomiędzy warstwą DLC 3 i podłożem pokazano i/lub opisano w którymkolwiek z patentów amerykańskich o numerach US 5,837,108, 5,800,933, 5,770,321, 5,557,462, 5,514,476, 5,425,861, 5,344,718, 5,376,455, 5,298,048, 5,242,560, 5,229,194, 5,188,887, 3,682,528, 5,011,745, WO 02/04375 (numer seryjny US 09/794,224) i 4,960,645, wszystPL 212 074 B1 kie spośród nich włączono do niniejszego zgłoszenia patentowego jako odnośniki. Te dodatkowe powłoki dostarczono celem przykładu i nie są one pomyślane jako ograniczające.
Co do osadzania, warstwę 3 zawierającą DLC można osadzić w sposób podobny jak jakąkolwiek warstwę (warstwy) zawierającą DLC w którymkolwiek z opisów patentowych amerykańskich o numerach US 6,303,226 i/lub 6,303,225, albo w jakikolwiek inny odpowiedni sposób/postać. Zatem, warstwa 3 zawierająca DLC może mieć więcej wiązań węgiel-węgiel sp3 niż wiązań węgiel-węgiel sp2 zarówno w całej grubości warstwy jak i/lub w co najmniej w jej części o grubości 1 nm (10 A). Ponadto, warstwa DLC 3 jest korzystnie w całości albo co najmniej częściowo bezpostaciowa i może, lub też nie, być uwodorniona w pewnych postaciach wykonania. Na przykład, warstwa DLC 3 może zawierać 1-25% H w pewnych postaciach wykonania, korzystniej 5-20% H, i najkorzystniej 7-18% H w pewnych postaciach wykonania wynalazku. W pewnych postaciach wykonania, warstwa DLC 3 może mieć grubość od 1 do 100 nm (10 do 1000 A), korzystniej od 5 do 25 nm (50 do 250 A). Ponadto, w pewnych przykładowych postaciach wykonania wynalazku, warstwa 3 ma średnią twardość, równą co najmniej 10 GPa, korzystniej co najmniej 20 GPa, jeszcze korzystniej co najmniej 50 GPa. Warstwa DLC 3 noże również mieć gęstość średnią, równą co najmniej 2,4 g/cm2 (korzystniej od 2,5 do 3,0 g/cm2) w pewnych przykładowych postaciach wykonania wynalazku.
Jak pokazano na Figurach 1-2, zewnętrzna powierzchnia 9 warstwy zawierającej DLC 3 może być wpierw poddana obróbce wiązką jonową, w której zastosowano co najmniej jedno źródło jonów (i zatem co najmniej jedną wiązkę jonową) w celu spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania θ warstwy 3. Ta obróbka jonowa może mieć miejsce gdy powleczone podłoża przesuwają się w kierunku D pod jednym albo więcej źródłem (źródłami) jonów, albo inaczej, gdy podłoże pozostaje bez ruchu i źródło (źródła) jonów przesuwa się względem niego. Gdy stosuje się gazowy tlen i azot w źródle (źródłach) wiązki jonowej, na przykład, obróbka wiązką jonową powierzchni 9 wyrobu powlekanego powoduje co najmniej częściowe utlenienie zewnętrznej powierzchni warstwy 3, powodując w ten sposób szybki spadek kąta zwilżania (ewentualnie, można zastosować tlen bez azotu jako gaz w źródle jonów, które wytwarza wiązkę jonową).
Zastosowanie gazowego tlenu (ewentualnie z N, H, i/lub innym gazem) powoduje, że uzyskana wiązka (wiązki) jonowa, która jest skierowana w kierunku powierzchni 9, zawiera jony O2 -, O- i/lub OH (jony zawierające co najmniej jony tlenu). Jeden albo więcej z tych jonów uderza w powierzchnię 9 warstwy zawierającej DLC 3 i powoduje spadek jej kąta zwilżania θ. Przypuszczalnie, kąt zwilżania spada ponieważ na powierzchni 9 warstwy zawierającej DLC 3 tworzą się wiązania C=O-H, C=O, i/lub C-O (to jest, wiązania tlen-węgiel i/lub wiązania tlen-wodór-węgiel), powodując w ten sposób wzrost jej energii powierzchniowej. Innymi słowy, obróbka wiązką jonową wprowadza tlen do powierzchni 9 warstwy zawierającej DLC 3, co uważa się za główną przyczynę szybkiego spadku kąta zwilżania.
Przez dopasowanie składu gazu, energii jonowej, i odległości wyrzutu w wiązce (wiązkach), jest możliwe prowadzenie takiego procesu obróbki z szybkościami 254 cm/min (100 cali/min) albo wyższymi, i uzyskiwanie w dalszym ciągu powierzchni hydrofilowej (hydrofilowych). Tlen jest korzystnym gazem przykładowym do zastosowania w źródle (źródłach) wiązki jonowej do obróbki, chociaż można zastosować inne gazy zamiast albo w dodatku do tlenu w różnych postaciach wykonania niniejszego wynalazku tak długo, jak powodują one zmniejszenie kąta zwilżania. Gdy stosuje się azot w gazie w jednym albo więcej ze źródeł wiązki jonowej do obróbki wiązką jonową (np., w połączeniu z gazowym tlenem i/lub wodorem), uzyskane jony azotu wykazują tendencję do sprawiania, że powierzchnia warstwy DLC 3 jest bardziej przewodząca elektrycznie od szkła, co może być pożądane w pewnych przypadkach. W innych postaciach wykonania, można zastosować parę wodną jako gaz zasilający w co najmniej jednym ze źródeł obróbki wiązką jonową. Uzyskane jony mogą wskutek tego zostać wszczepione pod powierzchnią warstwy 3, i polarna natura tych jonów/molekuł, gdy stosuje się gazową parę wodną, może znacznie zmniejszyć potencjał statyczny, który może przyciągać cząstki kurzu, umożliwiając w ten sposób powłoce bycie bardziej odporną na gromadzenie się kurzu. W jeszcze innych postaciach wykonania, do obróbki jonowej można zastosować gazowy H2O2 w co najmniej jednym ze źródeł wiązek jonowych zastosowanych do obróbki. Ponownie, jony O2-, O- i/lub OH- uderzają powierzchnię 9 warstwy zawierającej DLC 3 i powodują spadek kąta zwilżania θ, jak rozważano powyżej. W innych postaciach wykonania niniejszego wynalazku można także zastosować inne gazy. Zaznaczono, że obróbka wiązką jonową, podczas gdy powoduje spadek kąta zwilżania warstwy 3, może powodować usunięcie pewnej części (np., 0-2 nm (0-20 A) warstwy 3 podczas procesu obróbki wiązką jonową. Zatem, zostanie docenione, że różnorodny gaz (gazy) można zastosować w źródle (źródłach) jonów do wytworzenia wiązki (wiązek) jonowej obejmującej tlen do traktowania powierzchni
PL 212 074 B1 warstwy zawierającej DLC, przy czym gazy przykładowe, obejmują, ale nie są ograniczone do O2, H2O, H2O2, N2O, CO2, i/lub temu podobnych.
Kąt α pod jakim wiązka (wiązki) jonowa uderza w powierzchnię 9 warstwy zawierającej DLC 3 podczas obróbki wiązką jonową może wynosić od 1-90 stopni w różnych postaciach wykonania wynalazku. Jednakże, w pewnych postaciach wykonania, kąt α pod jakim wiązka (wiązki) styka się z powierzchnią 9_wyrobu powlekanego może wynosić od 30-60 stopni, najkorzystniej od 40-50 stopni.
W dodatku do, albo zamiast, obróbki wiązką jonową powierzchni 9 DLC za pomocą wiązki (wiązek) jonowej zawierającej tlen, powierzchnia 9 warstwy zawierającej DLC 3 może być traktowana gorącą cieczą i/lub parą w strefie obróbki 20 w celu spowodowania zmniejszenia jej kąta zwilżania θ jak pokazano na Figurach 1-2. W przykładowej postaci wykonania niniejszego wynalazku, powierzchnia 9 warstwy DLC 3 jest wystawiona na działanie gorącej wody (w postaci cieczy i/lub pary). W pewnych przykładowych postaciach wykonania, gorąca woda może mieć temperaturę od 50 do 200 stopni C, korzystniej od 70 do 200 stopni C, jeszcze korzystniej od 80 do 150 stopni C. Stwierdzono, że temperatury niższe od tej nie skutkują pożądanym zmniejszeniem kątem zwilżania powierzchni 9 warstwy DLC 3.
Odnośnie Figury 9, przedstawiono przykładową postać wykonania, w której powierzchnia 9 warstwy DLC 3 jest wystawiona na działanie gorącej cieczy i/lub pary w strefie 20. Mimo, że niniejszy wynalazek nie jest w ten sposób ograniczony, ciecz i/lub para stosowana do traktowania warstwy DLC 3 może zawierać wodę w pewnych jego przykładowych postaciach wykonania wynalazku. Według pewnych przykładowych postaci wykonania, do wody można dodać inne substancje, takie jak HOCl, H2O2, ich mieszaniny, i/lub temu podobne. Te inne substancje mogą w pewnych przypadkach przyspieszać proces zmniejszania kąta zwilżania.
Gdy powleczone podłoże przesuwa się w kierunku D zaraz po opuszczeniu obszaru osadzania wiązką jonową i obszaru obróbki wiązką jonową, przesuwa się ono pod jedną albo więcej, ze znajdujących się pod ciśnieniem, dysz/rurek rozpylających 21, które kierują gorącą wodę pod ciśnieniem w kierunku powierzchni 9 warstwy DLC 3 jak pokazano na Figurze 9. Działanie układu pod tym względem jest podobne do tego dla jednej albo więcej wysokociśnieniowych myjek wodnych. Gorąca woda uderza w powierzchnię 9. Ewentualnie, można dostarczyć generator pary 22 w dodatku do, albo zamiast, dysz/rurek 21 w celu wprowadzenia pary gorącej wody do obszaru 20 tak, że taka para styka się z powierzchnią 9 warstwy DLC. Dysze/rurki 21 i generator 22 mogą być nieruchome w pewnych postaciach wykonania niniejszego wynalazku, chociaż mogą one być ruchome w innych postaciach wykonania. Powierzchnię 9 można poddać obróbce gorącą wodą przez jakikolwiek odpowiedni okres czasu w różnych postaciach wykonania niniejszego wynalazku. Jednakże, stwierdzono, że obróbka gorącą wodą przez 10 sekund do 10 minut (korzystniej od 1 do 5 minut) jest korzystna i prowadzi do uzyskania doskonałych wyników. Połączenie gorącej wody (w postaci cieczy i/lub pary) i kontaktowania z powietrzem powierzchni 9 w wysokich temperaturach uważa się za przyczynę pożądanego zmniejszenia kąta zwilżania.
Stwierdzono także zaskakująco, że obróbka gorącą wodą i/lub obróbka wiązką jonową powierzchni 9 umożliwia poprawienie odporności na zarysowanie warstwy 3. W pewnych przykładowych postaciach wykonania wynalazku, obróbka wiązką jonową i/lub obróbka gorącą wodą powierzchni 9 powoduje poprawienie odporności na zarysowanie warstwy 3 o co najmniej 3%, korzystniej o co najmniej 5%, i czasem o co najmniej 10%.
Zaskakująco, stwierdzono, że to obróbka gorącą cieczą i/lub parą warstwy DLC 3 powoduje spadek jej kąta zwilżania θ w pożądany sposób. Przypuszczalnie, kąt zwilżania spada ponieważ wiązania C=O-H, C=O, i/lub C-O (to jest, wiązania tlen-węgiel i/lub wiązania tlen-wodór-węgiel) tworzą się na powierzchni 9 warstwy zawierającej DLC 3, powodując w ten sposób wzrost jej energii powierzchniowej. Innymi słowy, obróbka gorącą woda najwyraźniej wprowadza tlen do powierzchni 9 warstwy zawierającej DLC 3, co uważa się za główną przyczynę szybkiego spadku kąta zwilżania.
Jak rozważano powyżej, obróbka wiązką jonową i/lub obróbka gorącą wodą powierzchni 9 warstwy zawierającej DLC 3 może powodować, że wiązania w, albo na powierzchni warstwy zawierającej DLC stają się bardziej polarne, co z kolei powoduje wyższą energię powierzchniową i niższy kąt zwilżania θ. W pewnych przykładowych przypadkach, obróbka wiązką jonową i/lub obróbka gorącą wodą może powodować tworzenie się większej ilości grafitowych albo polarnych wiązań typu sp (np., wiązań typu C-C sp2, wiązań C-N typu sp2, i/lub temu podobnych) w pobliżu powierzchni warstwy 3 (uwaga: wiele wiązań C-C typu sp3 pozostaje w warstwie, bez znacznej zmiany w objętości warstwy). Gdy więcej wiązań na powierzchni warstwy 3 staje się polarne, skutkuje to większym przyciąganiem wody do warstwy 3. Tetraedryczne bezpostaciowe wiązania C-C typu sp3 (ta-C) dostarczają warstwę 3
PL 212 074 B1 o dopuszczalnych charakterystykach twardoś ci i/lub odporności na zarysowanie, podczas gdy wią zania typu sp2 poprawiają hydrofilowość warstwy i powodują spadek kąta zwilżania θ. Korzystnie, znaczna część węgla w warstwie 3 występuje w formie bezpostaciowej albo nieuporządkowanej (w przeciwieństwie do, na przykład, formy krystalicznej).
Figura 3 przedstawia schemat blokowy, ilustrujący wytwarzanie wyrobu powlekanego według innej przykładowej postaci wykonania wynalazku. Dostarczono podłoże szklane, i na podłożu szklanym napylono dowolną powłokę niskoemisyjną (np., patrz przykładowe powłoki niskoemisyjne, rozważane powyżej) obejmującą co najmniej jedną warstwę odbijającą promieniowanie podczerwone (np., wykonaną z, albo zawierającą Ag) umieszczoną pomiędzy co najmniej parą warstw dielektrycznych. Po napyleniu powłoki niskoemisyjnej, za pomocą wiązki jonowej osadza się warstwę zawierającą DLC 3 na podłożu 1 ponad powłoką niskoemisyjną. Warstwę DLC 3 poddaje się następnie obróbce wiązką jonową, stosując co najmniej jony tlenu jak rozważano powyżej, w celu zmniejszenia jej kąta zwilżania θ. Po obróbce wiązką jonową, warstwę DLC 3 traktuje się gorącą wodą jak pokazano na Figurze 9 tak, aby spowodować jeszcze większy spadek kąta zwilżania θ warstwy 3. W pewnych postaciach wykonania, kąta zwilżania warstwy 3 można zmniejszyć wystarczająco przez obróbkę wiązką jonową i/lub obróbkę gorącą wodą, aby spowodować, że wyrób powlekany będzie mieć naturę hydrofilowa. Po obmyciu, uzyskany, hydrofilowy wyrób powlekany można wykorzystać w zastosowaniach takich jak okna pojazdów, lustra, okna budowlane, jednostki okienne ze szkła zespolonego IG, i temu podobne. Ponadto, zaznaczono, że naświetlanie UV warstwy DLC 3 po obróbce wiązką jonową i/lub obróbce gorącą wodą, może spowodować nawet większe zmniejszenie kąta zwilżania warstwy, i/lub spowodować utrzymane jego niskiej wartości.
W pewnych przykładowych postaciach wykonania (np., patrz Figury 1-3), wyrób powlekany obejmujący poddaną obróbce wiązką jonową i/lub gorącą wodą warstwę zawierającą DLC 3 (i ewentualnie inną warstwę (warstwy), taką jak powłoka niskoemisyjną) na podłożu 1 może być w co najmniej 70% przezroczysty albo przepuszczalny dla promieni światła widzialnego, korzystniej co najmniej 75%. Gdy podłoże 1 jest wykonane ze szkła, szkło może mieć grubość od 1,5 do 5,0 mm. W pewnych postaciach wykonania, jako podłoże 1 można zastosować typowe szkło sodowo-wapniowo-krzemianowe, takie szkło jest handlowo dostępne z Guardian Industries, Corp., Auburn Hills, Michigan. W pewnych innych postaciach wykonania wynalazku, podłoże 1 może być wykonane ze szkła borokrzemianowego, albo z zasadniczo przezroczystego tworzywa sztucznego.
Charakterystyka hydrofilowa powłoki/warstwy 3 w którejkolwiek z powyższych postaci wykonania jest funkcją kąta zwilżania θ, energii powierzchniowej Y, i/lub zwilżalności albo energii adhezji W. Energię powierzchniową Y warstwy 3 można obliczyć przez pomiar jej kąta zwilżania θ. Przykładowe kąty zwilżania θ przedstawiono na Figurach 4-6. Powłoka hydrofilowa albo układ warstwowy 3 według postaci wykonania wynalazku znajduje się na podłożu z Figury 6 (to jest, niski kąt zwilżania θ), podczas gdy nie ma powłoki jakiegokolwiek rodzaju na podłożu z Figury 4 i powłoka hydrofobowa (wysoki kąt zwilżania) znajduje się na podłożu z Figury 5. Dla uproszczenia na Figurach 4 i 6 nie pokazano powłok. W celu pomiaru kąta zwilżania θ w przykładowej postaci wykonania, osadzoną kroplę 31 cieczy takiej jak woda umieszcza się na podłożu (które może być powleczone) jak pokazano na Figurach 4-6. Kąt zwilżania θ pojawia się pomiędzy kroplą 31 i leżącym poniżej wyrobem, określając kąt θ, zależnie od napięcia międzyfazowego pomiędzy trzema fazami w punkcie styku. Kąt zwilżania θ jest większy na Figurze 5 niż na Figurze 4, ponieważ warstwa powleczona na podłożu na Figurze 5 jest hydrofobowa (to jest, skutkuje wyższym kątem zwilżania). Jednakże, w pewnych postaciach wykonania wynalazku, kąt zwilżania θ na Figurze 6 jest niski wskutek obróbki wiązką jonową i/lub obróbki gorącą wodą warstwy zawierającej DLC 3, która znajduje się na podłożu 1, ale nie została pokazana na Figurze 6 dla uproszczenia.
Ogólnie, energię powierzchniową YC warstwy 3 albo jakiegokolwiek innego wyrobu/warstwy można określić przez dodanie składnika polarnego i dyspersyjnego, jak następuje: YC = YCD + YCP, Gdzie YC oznacza składnik polarny warstwy/powłoki i YCP składnik dyspersyjny warstwy/powłoki. Składnik polarny energii powierzchniowej opisuje oddziaływania powierzchni głównie w oparciu o oddziaływania dipolowe, podczas gdy składnik dyspersyjny opisuje, na przykład, siły Van der Waalsa, w oparciu o oddziaływania elektronowe. Mówiąc ogólnie, im wyższa energia powierzchniowa YC warstwy 3, tym bardziej hydrofilowa warstwa (i wyrób powlekany) i niższy kąt zwilżania θ. Energia adhezji (albo zwilżalność) W może być rozumiana jako oddziaływanie sił polarnych z polarnymi i sił dyspersyjnych z dyspersyjnymi, pomiędzy zewnętrzną powierzchnią 9 wyrobu powlekanego i cieczą na nim, taką jak woda. Celem szczegółowego wyjaśnienia, patrz opis patentowy nr US 2002/0127404 został
PL 212 074 B1 włączony do niniejszego zgłoszenia patentowego jako odnośnik. W pewnych przykładowych postaciach wykonania według wynalazku, po obróbce wiązką jonową i/lub obróbce gorącą wodą warstwy zawierającej DLC 3, energia powierzchniowa YC warstwy 3 może wynosić co najmniej 20 mN/m, korzystniej co najmniej 24 mN/m, a najkorzystniej co najmniej 26 mN/m.
Figury 7-8 przedstawiają przykładowe, liniowe albo bezpośrednie źródło wiązki jonowej 25, które można zastosować do osadzenia warstwy (warstw) 3, czyszczenia podłoża 1 przed osadzeniem warstwy i/lub obróbki wiązką jonową powierzchni 9 warstwy zawierającej DLC 3 z co najmniej jonami tlenu w celu zmniejszenia jej kąta zwilżania θ. Źródło wiązki jonowej (albo źródło jonów) 25 obejmuje wlot gazu/mocy 26, anodę w kształcie toru wyścigowego 27, uziemioną część magnesu katody 28, bieguny magnesu 29, i izolatory 30. Przerwę elektryczną oznaczono pomiędzy anodą 27 i katodą 29. W pewnych postaciach wykonania, w źródle 25 można stosować 3 kV albo jakiekolwiek inne, odpowiednie źródło zasilania prądem stałym. Tlen i/lub inny gaz (gazy), rozważane w niniejszym zgłoszeniu patentowym do stosowania w źródle jonów podczas obróbki wiązką jonową, osadzania DLC, albo temu podobnego, można wprowadzić do źródła przez wlot gazu 26, albo przez jakiekolwiek inne odpowiednie miejsce. Osadzanie za pomocą liniowego źródła jonów umożliwia zasadniczo jednorodne osadzenie warstwy zawierającej DLC 3 pod względem grubości i stechiometrii. Źródło wiązki jonowej 25 jest oparte na znanym projekcie bezsiatkowego źródła jonów. Źródło jonów może obejmować liniową powłokę (która jest katodą i jest uziemiona), wewnątrz której znajduje się koncentryczna anoda (która ma potencjał dodatni). Ta geometria katody-anody i pole magnetyczne 3 umożliwia powstanie warunków zamkniętego dryfu.
Gazy zasilające (np., gaz zawierający tlen, taki jak rozważany powyżej, zastosowany w obróbce wiązką jonową powierzchni 9 w celu spowodowania spadku kąta zwilżania, albo C2H2 zastosowany do osadzania DLC) mogą być podawane przez szczelinę 41 pomiędzy anodą 27 i katodą 29. Napięcie zastosowane pomiędzy anodą 27 i katodą 29 podczas obróbki wiązką jonową powierzchni 9, z co najmniej jonami tlenu, wynosi korzystnie co najmniej 800 V, korzystniej co najmniej 1000 V, i najkorzystniej od 1000 do 2000 V. Ponadto, podczas takiej obróbki wiązką jonową, gaz zawierający tlen w źródle można dostarczyć w warunkach przepływu gazu od 100 do 200 cm3 w pewnych przykładowych postaciach wykonania niniejszego wynalazku, korzystniej od 135 do 180 cm. Energia elektryczna pomiędzy anodą a katodą następnie powoduje rozpad gazu z wytworzeniem plazmy wewnątrz źródła. Jony 34 są wyrzucane i kierowane w stronę podłoża 1 w postaci wiązki jonowej. Wiązka jonowa może być rozproszona, skolimowana, albo skupiona. Przykładowe jony 34 pokazano na Figurze 7. Można wykonać i zastosować źródło linowe o długości rzędu 0,5 do 4 metrów w pewnych przykładowych wypadkach, jednakże przewiduje się źródła o różnorodnych długościach w różnych postaciach wykonania niniejszego wynalazku. Warstwa elektronowa 35, pokazana na Figurze 7, zamyka obwód, umożliwiając w ten sposób prawidłowe działanie źródła wiązki jonowej. Przykładowe, ale nie ograniczające źródła wiązki jonowej, które można stosować do osadzania warstwy 3 i/lub obróbki wiązką jonową tej samej warstwy w celu spowodowania spadku jej kąta zwilżania, ujawniono w amerykańskich opisach) patentowych o numerach US 6,303,226, 6,359,388, 6,037,717, i 5,656,891, wszystkie z nich włączono do niniejszego zgłoszenia patentowego jako odnośniki.
Jedynie celem przykładu, warstwę zawierającą DLC 3 można osadzić za pomocą wiązki jonowej na podłożu 1, stosując źródło 25 z Figur 7-8 w sposób (sposoby) opisany w którymkolwiek z amerykańskich opisów patentowych o numerach US 6,303,225, 6,303,226, 6,368,664, i/lub 6,359,388, wszystkie z nich włączono do niniejszego zgłoszenia patentowego jako odnośniki. W celu osadzenia za pomocą wiązki jonowej warstwy zawierającej DLC 3 można stosować w źródle węglowodorowy gaz zasilający, taki jak C2H2. Gdy pożądane jest uwodornienie warstwy 3, na przykład, gaz domieszkujący można wytworzyć przez przepuszczanie gazu nośnego (np., C2H2) przez monomer prekursora (np., TMS albo 3MS) utrzymywany w temperaturze 70 stopni C (znacznie poniżej temperatury zapłonu). Acetylen jako gaz zasilający (C2H2) stosuje się w pewnych postaciach wykonania do zapobieżenia albo zminimalizowania/zmniejszenia polimeryzacji i do otrzymania odpowiedniej energii, umożliwiającej jonom węgla i/lub wodoru penetrowanie wyrobu i wszczepianie się do niego, powodując w ten sposób wzrost warstwy 3. W źródle do wytwarzania jonów 34 można także zastosować inne odpowiednie gazy, w tym gazy domieszkujące, indukujące polarność.
Po osadzeniu warstwy zawierającej DLC 3 (za pomocą osadzania wiązką jonową albo jakąkolwiek inną techniką), jej powierzchnia jest poddawana obróbce wiązką jonową i/lub obróbce gorącą wodą, jak dyskutowano powyżej, w celu zmniejszenia jej kąta zwilżania. Uważa się, że obróbka wiązką jonową i/lub obróbka gorącą wodą skutkuje utlenieniem i powoduje utworzenie cienkiej warstwy/części
PL 212 074 B1 węgiel-tlen na powierzchni warstwy 3 (np., obejmującej wiązania C=O i/lub O-C=O, przykładowo rozważane powyżej). Ta cienka, co najmniej częściowo utleniona warstwa posiada właściwą ich ilość dla przyciągania cząsteczek wody (wiązania polarne), w ten sposób wyjaśniając jej hydrofilowość. Ta cienka warstwa/część zawierająca tlenek węgla może mieć grubość od 0,1 do 3 nm (1-30 A), bardziej prawdopodobnie/korzystnie 0,5-1,5 nm (5-15 A). Uważa się, że ta cienka część zawierająca tlenek węgla uszczelnia resztę warstwy 3 przed atmosferą otoczenia, tak aby zapobiec dalszemu utlenianiu (to jest, objętość twardych wiązań węgiel-węgiel typu sp3 w objętości warstwy 3 jest zatem odporna na utlenienie, tak że warstwa utrzymuje swą odporność na zarysowanie i temu podobne). To uszczelnianie zapobiega degradacji objętości warstwy 3, podczas gdy w tym samym czasie zapewnia właściwości hydrofilowe (to jest, niski kąt zwilżania) na jej powierzchni.
P r z y k ł a d
Następujący przykład hipotetyczny przedstawiono jedynie celem przykładu, i nie jest on ograniczający. Na przezroczystym podłożu szklanym o grubości 2 mm, osadzono wiązką jonową warstwę DLC 3 do grubości 1,469 nm (14,69 A), stosując acetylen (C2H2) jako gaz zasilający (145 cm3) z szybkością liniową 254 cm/min (100 cali/min), przy 2970 V i 0,57 amperach. Wynikiem była warstwa DLC 3 z a-taC:H, posiadająca początkowy kąta zwilżania θ równy 73,47 stopni. Następnie, wyrób powlekany poddano obróbce wiązką jonową stosując gazowy tlen w źródle jonów 25. Wiązka jonowa w obróbce jonami tlenu uderzała w powierzchnię 9 warstwy 3 pod kątem α, równym 45 stopni. Podczas obróbki wiązką jonową powierzchni 9 jonami obejmującymi jony tlenu, napięcie anody/katody w źródle 25 wynosiło 1000 V, przepływ gazu O2, przez źródło jonów 25 wynosił 135 cm3, i szybkość liniowa była równa 50,8 cm/min (20 cali/min). Po obróbce wiązką jonową powierzchni 9, wyrób powlekany obejmujący podłoże 1 z warstwą DLC 3 na nim miał kąt zwilżania θ, który zmalał do 63 stopni. Następnie, w strefie 20, powierzchnia 9 warstwy DLC 3 została poddana obróbce gorącą wodą. Podczas obróbki gorącą wodą, wiele dysz rozpylających/rurek 21 dostarczało wodę pod ciśnieniem w temperaturze 210 stopni F (około 99 stopni C), która uderzała w powierzchnię 9 warstwy 3. Po obróbce gorącą wodą, wyrób powlekany miał kąt zwilżania θ, równy około 20 stopni.
Tak więc, można zaobserwować, że w Przykładzie kąt zwilżania θ zmniejszył się o 14% wskutek obróbki DLC wiązką jonową (to jest, 73,47-63 = 10,47; i 10,47/73,47 = 0,14 albo 14%). Ponadto, można zaobserwować, że kąt zwilżania θ zmniejszył się o 68% wskutek obróbki DLC gorącą wodą (to jest, 63-20 = 43; i 43/63 = 0, 68 albo 68%). Całkowite połączenie obróbki wiązką jonową i obróbki gorącą wodą spowodowało spadek kąta zwilżania θ warstwy DLC 3 o 73% (to jest, 73,47-20 = 53,47; i 53,47/73,47 = 0,73 albo 73%). Zatem, w tym szczególnym przykładzie warstwa DLC 3 po osadzeniu nie była hydrofilowa, ale po obróbce wiązką jonową i obróbce gorącą wodą, kąt zwilżania θ artykułu zmniejszył się do zakresu hydrofilowego (to jest, nie większego od 20 stopni).

Claims (43)

1. Sposób wytwarzania wyrobu powlekanego obejmujący osadzanie warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) na podłożu, znamienny tym, że po osadzeniu, prowadzi się obróbkę warstwy zawierającej DLC wiązką jonową i następnie obróbkę warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą w temperaturze od 50 do 200°C; i w którym połączenie obróbki wiązką jonową i obróbki gorącą cieczą i/lub parą powoduje zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 20%.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadzi się połączenie obróbki wiązką jonową i obróbki gorącą cieczą i/lub parą powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 40%, i w którym warstwa zawierająca DLC posiada twardość średnią równą co najmniej 10 GPa.
3. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadzi się połączenie obróbki wiązką jonową i obróbki gorącą cieczą i/lub parą powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 50%.
4. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadzi się połączenie obróbki wiązką jonową i obróbki gorącą cieczą i/lub parą powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 60%.
PL 212 074 B1
5. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po obróbce wiązką jonową i obróbce gorącą cieczą i/lub parą, warstwa zawierająca DLC wykazuje kąt zwilżania θ mniejszy niż albo równy 25 stopni.
6. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po obróbce wiązką jonową i obróbce gorącą cieczą i/lub parą, warstwa zawierająca DLC wykazuje kąt zwilżania θ mniejszy niż albo równy 20 stopni.
7. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że po obróbce wiązką jonową i obróbce gorącą cieczą i/lub parą, warstwa zawierająca DLC wykazuje kąt zwilżania θ mniejszy niż albo równy 15 stopni.
8. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się warstwę zawierając ą DLC posiadającą średnią twardość równą co najmniej 10 GPa.
9. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się warstwę zawierającą DLC, która jest bezpostaciowa.
10. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się warstwę zawierającą DLC, która jest uwodorniona.
11. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się 25 warstwę zawierającą DLC posiadającą więcej wiązań węgiel-węgiel typu sp3 niż wiązań węgiel-węgiel typu sp2, i wykazującą śred3 nią gęstość równą co najmniej 2,4 gram/cm3.
12. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że prowadzi się obróbkę wiązką jonową obejmującą wykorzystanie co najmniej jednego źródła wiązki jonowej, które wytwarza co najmniej jedną wiązkę jonową w kierunku powierzchni warstwy zawierającej DLC, i w którym co najmniej gazowy tlen jest obecny w źródle wiązki jonowej podczas obróbki wiązką jonową tak, że co najmniej jony tlenu są kierowane w stronę powierzchni warstwy zawierającej DLC podczas obróbki wiązką jonową.
13. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się ponadto napylanie powłoki niskoemisyjnej na podłożu przed osadzeniem warstwy zawierającej DLC, tak że powłoka niskoemisyjna jest umieszczona pomiędzy warstwą zawierającą DLC i podłożem, i w którym podłoże jest podłożem szklanym.
14. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się gorącą ciecz i/lub parę posiadające temperaturę od 70 do 200°C.
15. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się gorącą ciecz i/lub parę posiadające temperaturę od 80 do 150°C.
16. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się gorącą ciecz i/lub parę zawierające gorącą wodę i posiadające temperaturę co najmniej 70°C.
17. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że stosuje się gorącą ciecz i/lub parę zawierające gorącą wodę (H2O).
18. Sposób wytwarzania wyrobu powlekanego obejmujący osadzenie warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) na podłożu, znamienny tym, że dostarcza się gaz zawierający tlen w co najmniej jednym źródle jonów; i prowadzi się obróbkę wiązką jonową warstwy zawierającej DLC, przy użyciu co najmniej jednego źródła jonów ze znajdującym się w nim gazem, a ponadto obróbkę warstwy zawierającej DLC cieczą i/lub parą zawierającą H2O w temperaturze co najmniej 50°C, dla spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 5%.
19. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że stosuje się obróbkę wiązką jonową powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 10%, i w którym warstwa zawierająca DLC posiada średnią twardość równą co najmniej 10 GPa.
20. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że stosuje się obróbkę wiązką jonową powodując spadek kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 20%.
21. Sposób według zastrz. 18, znamienny tym, że prowadzi się ponadto obróbkę warstwy zawierającej DLC cieczą i/lub parą zawierającą H2O w temperaturze co najmniej 50°C, dla spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania warstwy zawierającej DLC.
22. Sposób wytwarzania wyrobu powlekanego, obejmujący osadzenie warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) na podłożu, znamienny tym, że po traktowaniu wiązką jonową prowadzi się obróbkę warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą w temperaturze co najmniej 50°C, dla spowodowania zmniejszenia kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC.
23. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że stosuje się gorącą ciecz i/lub parę posiadającą temperaturę co najmniej 70°C.
24. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że stosuje się gorącą ciecz i/lub parę posiadające temperaturę od 70 do 200°C.
PL 212 074 B1
25. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że stosuje się gorącą ciecz i/lub parę posiadające temperaturę od 80 do 150°C.
26. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że prowadzi się obróbkę warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 5%.
27. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że prowadzi się obróbkę warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 10%.
28. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że prowadzi się obróbkę warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 20%.
29. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że prowadzi się obróbkę warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą powodując zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 40%.
30. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że stosuje się ciecz i/lub parę zawierające H2O.
31. Sposób według zastrz. 30, znamienny tym, że stosuje się ciecz i/lub parę zawierające ponadto co najmniej jeden składnik z H2O2 i HOCl.
32. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że stosuje się ciecz i/lub parę zawierające co najmniej jeden składnik z H2O, H2O2 i HOCl.
33. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że prowadzi się ponadto obróbkę wiązką jonową warstwy zawierającej DLC co najmniej jonami tlenu przed i/lub po obróbce cieczą i/lub parą.
34. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że kąt zwilżania warstwy zawierającej DLC jest mniejszy niż albo równy 25 stopni po powyższej obróbce.
35. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że kąt zwilżania warstwy zawierającej DLC jest mniejszy niż albo równy 20 stopni po powyższej obróbce.
36. Sposób według zastrz. 22, znamienny tym, że stosuje się warstwę zawierającą DLC obejmującą ponadto wodór.
37. Wyrób powlekany obejmujący warstwę zawierającą węgiel typu diamentu (DLC), osadzoną na podłożu, znamienny tym, że powierzchnia zewnętrzna warstwy zawierającej DLC jest poddawana obróbce wiązką jonową i/lub obróbce gorącą wodą tak, aby była co najmniej częściowo utleniona, a kąt zwilżania θ warstwy zawierającej DLC był nie większy od 25 stopni, przy czym obróbka gorąca wodą trwa od 10 s do 10 minut.
38. Wyrób powlekany według zastrz. 37, znamienny tym, że stosowana warstwa zawierająca DLC posiada więcej wiązań węgiel-węgiel typu sp3 niż wiązań węgiel-węgiel typu sp2, i wykazuje średnią gęstość co najmniej 2,4 gram/cm3.
39. Wyrób powlekany według zastrz. 38, znamienny tym, że stosowana warstwa zawierająca DLC wykazuje kąt zwilżania θ mniejszy niż 20 stopni.
40. Sposób wytwarzania wyrobu powlekanego ze zmniejszonym kątem zwilżania θ warstwy zawierającej węgiel typu diamentu (DLC) obejmujący zmniejszenie kąta zwilżania θ warstwy zawierającej DLC o co najmniej 10%, znamienny tym, że prowadzi się (a) obróbkę powierzchni warstwy zawierającej DLC co najmniej jonami tlenu, z co najmniej jednego źródła jonów; i (b) obróbkę powierzchni warstwy zawierającej DLC gorącą cieczą i/lub parą, w temperaturze co najmniej 50°C.
41. Sposób według zastrz. 40, znamienny tym, że kąt zwilżania warstwy zawierającej DLC jest zmniejszony o co najmniej 20% przez co najmniej jedną czynność z (a) i (b).
42. Sposób według zastrz. 40, znamienny tym, że kąt zwilżania warstwy zawierającej DLC jest zmniejszony o co najmniej 40% przez co najmniej jedną czynność z (a) i (b).
43. Sposób według zastrz. 40, znamienny tym, że ciecz i/lub para zawiera wodę, i ma temperaturę co najmniej 70°C.
PL378032A 2003-03-21 2004-03-12 Sposoby wytwarzania wyrobu powlekanego i wyrób powlekany PL212074B1 (pl)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US10/393,400 US6878405B2 (en) 2002-10-04 2003-03-21 Method of treating DLC on substrate with oxygen and/or hot water

Publications (2)

Publication Number Publication Date
PL378032A1 PL378032A1 (pl) 2006-02-20
PL212074B1 true PL212074B1 (pl) 2012-08-31

Family

ID=33096748

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PL378032A PL212074B1 (pl) 2003-03-21 2004-03-12 Sposoby wytwarzania wyrobu powlekanego i wyrób powlekany

Country Status (7)

Country Link
US (1) US6878405B2 (pl)
EP (1) EP1633903B1 (pl)
BR (1) BRPI0408583A (pl)
CA (1) CA2519136C (pl)
ES (1) ES2380363T3 (pl)
PL (1) PL212074B1 (pl)
WO (1) WO2004085328A2 (pl)

Families Citing this family (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6261693B1 (en) * 1999-05-03 2001-07-17 Guardian Industries Corporation Highly tetrahedral amorphous carbon coating on glass
JP2005084147A (ja) * 2003-09-04 2005-03-31 Seiko Epson Corp 配向膜の形成方法、配向膜、電子デバイス用基板、液晶パネルおよび電子機器
US7387816B2 (en) * 2003-12-15 2008-06-17 Guardian Industries Corp. Scratch resistant coated glass article including layer(s) resistant to fluoride-based etchant(s), and method of making article using combustion CVD
US8524051B2 (en) * 2004-05-18 2013-09-03 Centre Luxembourg de Recherches pour le Verre et al Ceramique S. A. (C.R.V.C.) Coated article with oxidation graded layer proximate IR reflecting layer(s) and corresponding method
US7563347B2 (en) * 2004-06-25 2009-07-21 Centre Luxembourgeois De Recherches Pour Le Verre Et La Ceramique S.A. (C.R.V.C.) Method of forming coated article using sputtering target(s) and ion source(s) and corresponding apparatus
US7311975B2 (en) * 2004-06-25 2007-12-25 Centre Luxembourgeois De Recherches Pour Le Verre Et La Ceramique S.A. (C.R.V.C.) Coated article having low-E coating with ion beam treated IR reflecting layer and corresponding method
US7585396B2 (en) 2004-06-25 2009-09-08 Guardian Industries Corp. Coated article with ion treated overcoat layer and corresponding method
US7550067B2 (en) * 2004-06-25 2009-06-23 Guardian Industries Corp. Coated article with ion treated underlayer and corresponding method
US7229533B2 (en) * 2004-06-25 2007-06-12 Guardian Industries Corp. Method of making coated article having low-E coating with ion beam treated and/or formed IR reflecting layer
US7455883B2 (en) * 2004-10-19 2008-11-25 Guardian Industries Corp. Hydrophilic DLC on substrate with flame pyrolysis treatment
US20060107599A1 (en) * 2004-11-24 2006-05-25 Guardian Industries Corp. Flush-mounted slider window for pick-up truck with hydrophilic coating on interior surface thereof, and method of making same
US20060110605A1 (en) * 2004-11-24 2006-05-25 Guardian Industries Corp. Hydrophilic coating and method of making same
US20060246218A1 (en) * 2005-04-29 2006-11-02 Guardian Industries Corp. Hydrophilic DLC on substrate with barrier discharge pyrolysis treatment
US7632543B2 (en) * 2006-12-05 2009-12-15 Guardian Industries Corp. Method of making IG window unit and forming silicon oxide based hydrophilic coating using chlorosilane vapor deposition
EP2235231A1 (de) * 2007-04-05 2010-10-06 Incoat GmbH Verfahren zur herstellung einer werkstückoberfläche, sowie werkstück mit vorgebbaren hydrophilen benetzungseigenschaften der oberfläche
EP2188405B1 (de) * 2007-08-13 2013-08-14 Incoat GmbH Verfahren zur herstellung einer metalloxid-beschichteten werkstückoberfläche mit vorgebbarem hydrophoben verhalten
US8003164B2 (en) * 2008-09-19 2011-08-23 Guardian Industries Corp. Method of making a scratch-and etch-resistant coated glass article
US20130070366A1 (en) * 2011-09-21 2013-03-21 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Magnetic recording head with low-wear protective film having hydrogen and/or water vapor therein
CZ304596B6 (cs) * 2012-12-20 2014-07-23 Vysoké Učení Technické V Brně Způsob vytváření mezivrstvy na skleněných testovacích substrátech, určené k lepení čipů, a nanášecí zařízení pro provádění tohoto způsobu
FR3003857B1 (fr) * 2013-03-28 2015-04-03 Quertech Procede de traitement par un faisceau d'ions pour produire des materiaux en verre superhydrophiles.
US9850570B2 (en) * 2015-07-06 2017-12-26 Intevac, Inc. Ion implantation for modification of thin film coatings on glass
US10472274B2 (en) 2017-07-17 2019-11-12 Guardian Europe S.A.R.L. Coated article having ceramic paint modified surface(s), and/or associated methods
CN107365089A (zh) * 2017-09-08 2017-11-21 蚌埠玻璃工业设计研究院 一种低辐射镀膜玻璃
US10968518B2 (en) * 2018-12-28 2021-04-06 Seagate Technology Llc Carbon overcoat surface treatment

Family Cites Families (19)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3682528A (en) 1970-09-10 1972-08-08 Optical Coating Laboratory Inc Infra-red interference filter
DE3543694A1 (de) 1985-12-11 1987-06-19 Leybold Heraeus Gmbh & Co Kg Verfahren zum herstellen von kontaktbahnen auf substraten, insbesondere auf scheiben, und durch das verfahren hergestellte scheiben
US6183843B1 (en) 1991-12-06 2001-02-06 Raytheon Company Method for producing low reflectance diamond and products therefor
US5229194A (en) 1991-12-09 1993-07-20 Guardian Industries Corp. Heat treatable sputter-coated glass systems
FR2757151B1 (fr) 1996-12-12 1999-01-08 Saint Gobain Vitrage Vitrage comprenant un substrat muni d'un empilement de couches minces pour la protection solaire et/ou l'isolation thermique
US6310116B1 (en) 1997-10-09 2001-10-30 Kuraray Co., Ltd. Molded polymer article having a hydrophilic surface and process for producing the same
US6091177A (en) * 1999-03-22 2000-07-18 Siemens Westinghouse Power Corporation Spring mounting for an electric generator
US6277480B1 (en) 1999-05-03 2001-08-21 Guardian Industries Corporation Coated article including a DLC inclusive layer(s) and a layer(s) deposited using siloxane gas, and corresponding method
US6368664B1 (en) 1999-05-03 2002-04-09 Guardian Industries Corp. Method of ion beam milling substrate prior to depositing diamond like carbon layer thereon
US6261693B1 (en) 1999-05-03 2001-07-17 Guardian Industries Corporation Highly tetrahedral amorphous carbon coating on glass
US6303225B1 (en) 2000-05-24 2001-10-16 Guardian Industries Corporation Hydrophilic coating including DLC on substrate
US6475573B1 (en) 1999-05-03 2002-11-05 Guardian Industries Corp. Method of depositing DLC inclusive coating on substrate
US6660340B1 (en) * 2000-02-08 2003-12-09 Epion Corporation Diamond-like carbon film with enhanced adhesion
FR2804623B1 (fr) 2000-02-09 2002-05-03 Univ Paris Curie Procede de traitement d'une surface de diamant et surface de diamant correspondante
US6713179B2 (en) 2000-05-24 2004-03-30 Guardian Industries Corp. Hydrophilic DLC on substrate with UV exposure
US6576349B2 (en) 2000-07-10 2003-06-10 Guardian Industries Corp. Heat treatable low-E coated articles and methods of making same
US6359388B1 (en) 2000-08-28 2002-03-19 Guardian Industries Corp. Cold cathode ion beam deposition apparatus with segregated gas flow
US6665033B2 (en) * 2000-11-30 2003-12-16 International Business Machines Corporation Method for forming alignment layer by ion beam surface modification
JP4072321B2 (ja) * 2001-02-02 2008-04-09 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ 磁気記録媒体およびその製造方法、これを用いた磁気記録装置

Also Published As

Publication number Publication date
CA2519136A1 (en) 2004-10-07
EP1633903A2 (en) 2006-03-15
CA2519136C (en) 2012-01-03
ES2380363T3 (es) 2012-05-11
PL378032A1 (pl) 2006-02-20
BRPI0408583A (pt) 2006-03-21
US20040067363A1 (en) 2004-04-08
US6878405B2 (en) 2005-04-12
WO2004085328A3 (en) 2005-01-27
WO2004085328A2 (en) 2004-10-07
EP1633903B1 (en) 2012-01-18
EP1633903A4 (en) 2009-02-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
PL212074B1 (pl) Sposoby wytwarzania wyrobu powlekanego i wyrób powlekany
US6878403B2 (en) Method of ion beam treatment of DLC in order to reduce contact angle
US7033649B2 (en) Hydrophilic DLC on substrate with UV exposure
US6592992B2 (en) Hydrophilic coating including DLC
US20060246218A1 (en) Hydrophilic DLC on substrate with barrier discharge pyrolysis treatment
US6491987B2 (en) Process for depositing DLC inclusive coating with surface roughness on substrate
US6335086B1 (en) Hydrophobic coating including DLC on substrate
CA2426112C (en) Method of ion beam milling a glass substrate prior to depositing a coating system thereon, and corresponding system for carrying out the same
US6602371B2 (en) Method of making a curved vehicle windshield
WO2001081261A1 (en) Hydrophobic coating including dlc on substrate
US6610360B2 (en) Buffing diamond-like carbon (DLC) to improve scratch resistance
JP2003514746A (ja) 基材上にdlcを含む疎水性コーティング
US7455883B2 (en) Hydrophilic DLC on substrate with flame pyrolysis treatment

Legal Events

Date Code Title Description
RECP Rectifications of patent specification
LAPS Decisions on the lapse of the protection rights

Effective date: 20140312