Эпиламы: видеть новое в забытом старом

Вохидов А. С., к. э. н., Добровольский Л.О.
21.08.2018 1350

С наступлением эры нанотехнологии этот вид покрытия пользуется все возрастающим спросом в силу уникальности достигаемых эффектов.

Качество нанесенного покрытия (долговечность, работоспособность, соответствие характеристик заложенным в проекте требованиям, сопротивляемость целому спектру агрессивных по отношению к покрытию факторов и др.) зависит от состояния поверхности, на которую наносится покрытие, от характера взаимоотношения этой поверхности и материала. В связи с этим такие понятия, как адгезия и адсорбция выдвигаются на первый план из числа других понятий физики и физико-химии, особенно в случае получения покрытия (пленки) на базе эпиламов — фторсодержащих поверхностно-активных веществ (фторПАВ), дающих не только узко защитный эффект, но сообщающий поверхности (изделию) новые свойства, изначально этой поверхности не присущие (повышение сопротивляемости к истиранию, снижение коэффициента трения при контактах в пáрах трения и др.).

По сравнению с известными способами и технологиями нанесения покрытий (защитных и многофункциональных) эпиламирование является одним из самых молодых, несмотря на то, что сами композиции получили права гражданства в 1980-е годы на основе разработок советских химиков (ГИПХ, Ленинград).

Указанные покрытия до последнего времени не были широко известны вследствие применения их в проектах специального назначения. Более широкому внедрению эпиламирования как технологического процесса препятствует малая осведомленность потенциально заинтересованных предприятий в существе происходящих при эпиламировании процессов. В практическую плоскость переходят имевшие когда-то чисто теоретическое значение проблемы связи адсорбционно-десорбционных процессов и фазовых переходов в тонких пленках и на поверхностях твердого тела. Становится актуальным более тонкое исследование влияния адсорбции на температуру фазового перехода фторПАВ → металл и учета десорбционной активности поверхности обрабатываемой эпиламом детали при фазовых переходах в условиях повышения температуры объектов (детали и композиции), что отражается на протекании реакции хемосорбции. Полярные пленки Ленгмюра–Блоджетт являются удобным модельным объектом для рассмотрения этих проблем.

Производственникам-практикам особенно важно установить и применить на практике знания о влиянии фазового перехода первого рода на адсорбционную способность вещества, на которую наносится покрытие. Эти знания во многом определяют не только будущее применения самих эпиламов, но и помогают отработать новые методы диагностики структурных фазовых переходов на основе измерения адсорбционных характеристик поверхностей твердого тела. Принято, что в теории адсорбции обычно решается вопрос о виде функции а = (р)г, т. е. об уравнении изотермы адсорбции.

Применительно к созданию наноразмерных пленок на базе фторПАВ (эпиламов), одной из основных характеристик адсорбентов и адсорбционных взаимодействий является изотерма адсорбции. Скорость адсорбции описывается уравнением: α = 0,856*10-11 + 8,900*10-7 С, что соответствует прямолинейной зависимости в области изотермы Генри, т. е. начальной стадии, в которой формируется первый адсорбционный слой. Простейшее уравнение изотермы адсорбции, называемое изотермой Генри, применимо при минимальных степенях заполнения поверхности адсорбатом при малых давлениях и имеет вид а = Kр. Величина адсорбции а отнесена к единице поверхности. Коэффициент пропорциональности K — константа Генри — можно рассматривать как константу термодинамического равновесия. Представленное уравнение — предельная форма всех теоретических изотерм адсорбции и основа стандартизации термодинамических функций, характеризующих адсорбцию.

Другим вопросом, определяющим качество и долговечность покрытия композициями фторПАВ, является адгезия получаемой пленки. Комплексный подход к решению проблем адгезии покрытия выявляет проблемы адгезии-когезии на границе соприкосновения поверхность подложки → поверхность подслоя материала покрытия и, главное для выполнения функции покрытием — показатели адгезии верхнего (наружного) слоя собственно покрытия на границе с окружающей средой.

Адгезия покрытий, образованных эпиламированием (сцепляемость покрытий с подложкой при их контакте), вызывается взаимодействием между молекулами (атомами) подложки и слоя композиции и оценивается адгезионной прочностью, которая определяется экспериментально различными методами отры-ва или разрушения покрытия. В случаях отрыва или разрушения покрытия целостность самого покрытия (по границе раздела покрытие — подложка, по покрытию и смешанный вариант) не нарушается.

Разработанные технологические инструкции по применению эпиламов учитывают основные факторы, влияющие на получение покрытия с оптимальными показателями по надежности прикрепления слоя к подложке и по выполнению покрытием функций. Так же, как и вопросы адсорбции, вопросы адгезии изучаются с позиций ряда теорий, обосновывающих физику, механику и химию явления (адсорбционная теория адгезии, диффузионная и микрореологическая).

С появлением более совершенных средств контроля и измерения различных параметров получаемых покрытий открываются возможности внедрения технологии эпиламирования в широких масштабах, при этом в режиме «шаговой доступности» предприятия сегодня могут реально воспользоваться дорогостоящей и высокоточной аппаратурой центров коллективного пользования (ЦКП).

Изображение структуры и морфологии получаемого при эпиламировании покрытия подтверждает соответствие теоретических предположений с получаемыми на практике. Имеется многолетний положительный опыт применения эпиламов на предприятиях разных отраслей для обработки печатных плат, узлов и блоков радиоэлектронной аппаратуры, конструкций из цветных металлов (алюмо-магниевые сплавы, изделия из цветных металлов, изделий с покрытием из драгметаллов) с целью их комплексной защиты (влагозащита, гидрофобность, защита от пыли, коррозии, плесени, снижение воздействия радиации) при эксплуатации в условиях действия агрессивных сред, вакуума, солевого, морского тумана и т. д.

Толщина покрытия составляет порядка 30…80 Ангстрем (3…8 нанометров); значительно снижается трудоемкость нанесения и расход материалов покрытия по сравнению с традиционными лаками (УР, ЭП и др.). При нанесении покрытия изоляция точек пайки и контактов не требуется.

Разработаны технологии, оборудование, НТД, и прочие документы, типовой проект и сметная документация для организации стационарного и передвижного постов эпиламирования.

Эпиламирование осуществляется различными способами (погружение в раствор эпилама с применением герметичных установок с электрическим подогревом или с применением ультразвука (типа «УУЭ-Эпилам-2,5»), аэрозольным напылением, кистью или тампоном с последующей сушкой на воздухе при +20 °С…+120 °С. К примеру, для оценивания степени хемосорбции (для гидрофобизации) обработанные платы помещают в камеру влажности на 10 суток согласно ОСТ 4ГО.077.000. Результаты замеров сопротивления изоляции плат, обработанных по предлагаемому способу и плат без этой обработки сведены в таблицу. Как видно из приведенной ниже таблицы, сопротивление изоляции плат, обработанных по предлагаемому способу в 5 раз больше (на 10 суток выдержки в камере влажности), чем сопротивление изоляции плат без обработки.

Использование влагозащиты печатных плат позволяет увеличить надежность и срок службы радиоэлектронной аппаратуры, бороться с такими явлениями, как воздействие радиации, появление микроорганизмов (плесени), прилипания пыли, окисления. Эпиламирование элементов трибологических систем и деталей машиностроения предъявляет повышенные требования к качеству предварительной подготовки поверхностей, рассматриваются проблемы получения и контроля уровня наношероховатости. Надлежащая подготовка поверхности сводит к минимуму имеющиеся поверхностные дефекты, которые часто проявляются на стадиях металлургических операций, в процессе механической обработки, при подготовке детали к нанесению гальванопокрытия или вследствие неправильного хранения и перевозки. Действенный входной контроль качества на гальваническом участке — залог высокого качества покрытия.

Своевременное обнаружение дефектов поверхности и их устранение дает гарантию получения и качественного покрытия.

Связаться с нами

Готово, ваша заявка успешно отправлена.
Ошибка, попробуйте обновить страницу и попробовать снова.

Вам будет интересно

Система покрытия HVOF
Система покрытия HVOF
Компания Extreme Coatings, мировой поставщик износостойких покрытий, недавно объявила о выпуске своей новой системы покрытия…
20.05.2022
217
Электроосаждение железа в присутствии наноуглеродных добавок. Часть 2
Электроосаждение железа в присутствии наноуглеродных добавок. Часть 2
Процесс железнения, применяемый для тех же целей, что и хромирование, экономически и экологически более выгоден.
Г. К. Буркат, к. х. н., В. Ю. Долматов, Е. А. Орлова, Д. М. Черников, СПбГТИ (ТУ)
21.08.2018
541
Металлические наночастицы для защиты древесины
Металлические наночастицы для защиты древесины
Исследователи провели предварительный эксперимент, чтобы оценить способность металлических наночастиц обеспечивать защиту деревянных поверхностей от ультрафиолетового…
04.11.2022
32
Нанотехнологии и сенсибилизированные красителем солнечные элементы
Нанотехнологии и сенсибилизированные красителем солнечные элементы
Фотовольтаика развивалась на протяжении трех поколений, что привело к разработке солнечных элементов третьего поколения (сенсибилизированные…
Аканкша Ураде
24.10.2022
28
Электроосаждение железа в присутствии наноуглеродных добавок. Часть 1
Электроосаждение железа в присутствии наноуглеродных добавок. Часть 1
Процесс железнения, применяемый для тех же целей, что и хромирование, экономически и экологически более выгоден
Г.К. Буркат, к.х.н., В.Ю. Долматов, Е.А. Орлова, Д.М. Черников, СПбГТИ (ТУ) (Мир гальваники 2010)
07.08.2018
832
Наноалмазы в гальванических хромовых покрытиях
Наноалмазы в гальванических хромовых покрытиях
Опытное производство в Юбилейном, городе, где сосредоточены высоконаучные предприятия космической отрасли
Е. В. Рыжов, Ю.Л. Кощеев, Т.М. Марусина, С.А. Кузнецов, А.С. Белоногов
07.08.2018
1157
Итоги 25-й международной выставки «ХИМИЯ-2022»
Итоги 25-й международной выставки «ХИМИЯ-2022»
Главное выставочно-конгрессное мероприятие привлекло внимание профессионалов, разработчиков, представителей власти, руководителей компаний для ознакомления с новинками…
14.11.2022
81
Инновационные аспекты технологии химико-механического нанополирования материалов полупроводниковой электроники. Часть 2.
Инновационные аспекты технологии химико-механического нанополирования материалов полупроводниковой электроники. Часть 2.
Представлены результаты изучения 4-х аспектов технологии ХМП — химического, механического, коррозионно-электрохимического и механохимического
А. С. Артемов, ИОФ им. А.М. Прохорова РАН И. Г. Рузавин
21.08.2018
616
Инновационные аспекты технологии химико-механического нанополирования материалов полупроводниковой электроники. Часть 1.
Инновационные аспекты технологии химико-механического нанополирования материалов полупроводниковой электроники. Часть 1.
Представлены результаты изучения 4-х аспектов технологии ХМП - химического, механического, коррозионноэлектрохимического и механохимического
А.С. Артемов, ИОФ им. А.М. Прохорова РАН, И.Г. Рузавин
21.08.2018
669