Manyetik Alanda Sıçratma Yöntemiyle Polimer Malzemelerin Sic İle Kaplanması

Abstract

Hafif olmaları, kolayca şekillenebilmeleri ve kırılgan olmamaları nedeniyle şeffaf polimer malzemeler endüstriyel uygulamalarda son yıllarda cam yerine kullanılmaya başlanmıştır. Buna karşın polimer malzemelerin cam malzemeye göre çizilme direnci düşüktür. Bu dezavantaj, polimer malzemelerin üzerine koruyucu kaplama yapılarak giderilmeye çalışılmaktadır. Bu çalışmada; basit, ucuz ve temiz bir proses olan fiziksel buhar biriktirme (FBB) yöntemi ile stiren akrilonitril (SAN) ve genel amaçlı polistiren (GPPS) şeffaf polimer malzemelere SiC kaplama yapılarak polimer malzemelerin çizilme direncini geliştirmek, cam malzeme yerine kullanabilirliğini araştırmak amaçlanmıştır. FBB teknolojisi kullanılarak, SAN ve GPPS üzerine yapılan SiC kaplamalara çeşitli testler uygulanarak özellikleri belirlenmiş ve performansları araştırılmıştır. Çalışmalarda, SAN ve GPPS malzemelere yapılan SiC kaplama çalışmaları olumlu sonuçlanmıştır. SAN ve GPPS polimer malzemeleri üzerine biriktirilen SiC kaplamanın amorf yapıda olduğu görülmüştür. Polimer malzeme yüzeyleri üzerinde biriktirilen SiC kaplama tabakasında SiC dışında SiO2 ve CO2 gibi bileşiklerin bulunduğu da saptanmıştır. SiC kaplama tabakasının kalınlığı 50-150 nm’dir. SiC kaplama yapılarak SAN ve GPPS polimer malzemelerin çizilme direnci ve ultraviyole dayanımı arttırılmıştır. Kaplama koşulları, yüzeyde biriken kaplama tabakasının çizilme direncini etkileyebilmektedir. Kaplama basıncının artması (vakumun azalması) ile çizilme direnci artmakta ve 5x10-3 torr (0.67 Pa) basınç değerinde asimptotik bir değere ulaşmaktadır. SiC kaplama, sıcaklık, sıcaklık değişimlerinden, tuzlu su ve rutubetten etkilenmemektedir. Buna karşın, kaplama tabakası bazik ve asidik karakterdeki çözeltilerden olumsuz şekilde etkilenmektedir.

Recently, transparent polymer materials have being used in many industrial applications instead of glass, due to their favor properties such as low weight, being easily shaped and brittleness. However, polymer materials have less scratch resistance than glass. In order to compensate this disadvantage, the polymer materials are coated with protective transparent layers. The aim of this study is investigate the coating of styrene acrylonitrile (SAN) and general purpose polystyrene (GPPS) with SiC by using PVD, a simple, cheap and clean process, in order to improve their scratch resistance and possibility of using these coated polymers to replace glass. Characteristics of the SiC film coated on the polymers were determined by using various techniques. In the study, SAN and GPPS were successfully coated with SiC. The SiC coatings on both polymers were determined to have amorphous structure. The thickness of SiC coating is 50-150 nm. The SiC coating enhanced the scratch and ultraviolet resistances of SAN and GPPS polymers. The coating conditions may affect the scratch resistances of the SiC coating. The scratch resistance of the coating increased with increasing coating pressure and retained a steady state asymptotic value after 5x10-3 torr (0.67 Pa). The SiC coating also did not affect the temperature, the temperature changes, the salt water and the humiditiy. However, the coating layer can be damaged by basic and acidic solutions.