Фундаментальные проблемы современного материаловедения,  2016,  том 13,  №4, 473-484

 

Курзина И.А.1, Пухова И.В.2, Савкин К.П.2, Медовник А.В.3Лапуть О.А.4, Чебодаева В.В.4

Модификация поверхностных свойств птфэ методами ионного и электронно-лучевого воздействия

1Национальный исследовательский Томский государственный университет, Томск, Россия
2
Институт Сильноточной Электроники СО РАН, Томск, Россия
3
Томский государственный университет систем управления и радиоэлектроники, Томск, Россия
4Национальный исследовательский Томский политехнический университет, Томск, Россия

Этот e-mail адрес защищен от спам-ботов, для его просмотра у Вас должен быть включен Javascript

Представлены результаты исследования поверхностных физико-химических и механических свойств политетрафторэтилена (ПТФЭ), модифицированного методами ионной имплантации и электронно-лучевого воздействия. Ионную имплантацию проводили до достижения экспозиционных доз 1∙1014, 1∙1015, 1∙1016 ион/см2 при ускоряющем напряжении 20 кВ, электронно-лучевую обработку осуществляли с длительностями импульса 100, 150, 200, 250, 300 мкс при ускоряющем напряжении 8 кВ. Изучен элементный состав, микротвердость, электропроводность поверхности, а также проведена оценка смачиваемости и расчет поверхностной энергии в условиях ионно- и электронно-лучевого воздействия. По результатам РФЭС-анализа установлено, что вследствие протекающих в поверхностном слое ПТФЭ процессов деструкции образуются новые химические связи CF3, CF, C=O. Показано, что с увеличением экспозиционной дозы ионного облучения и длительности импульса электронного пучка происходит уменьшение краевого угла смачивания и удельного поверхностного сопротивления образцов ПТФЭ, а поверхностная энергия и микротвердость материала повышаются. Кроме того, ионная имплантация и электронно-лучевая обработка способствуют повышению коэффициента трения и уменьшению площади поперечного сечения канавки износа образцов ПТФЭ относительно исходного состояния, что свидетельствует о повышении износостойкости материала.

Ключевые слова: ионная имплантация, электронно-лучевая обработка, политетрафторэтилен, модификация, поверхностные свойства.

УДК 539.534.9


 

Fundamental’nye problemy sovremennogo materialovedenia

(Basic Problems of Material Science (BPMS)) Vol. 13, No.4 (2016) 473-484

 

Kurzina I.A.1, Pukhova I.V.2, Savkin K.P.2, Medovnik A.V.3, Laput O.A.4, Chebodaeva V.V.4

Surface property modification of ptfe by ion implantation and electron-beam treatment

1National Research Tomsk State University, Tomsk, Russia
2
Institute of High Current Electronics SB RAS, Tomsk, Russia
3
Tomsk State University of Control Systems and Radioelectronics, Tomsk, Russia
4National Research Tomsk Polytechnic University, Tomsk, Russia

In this paper the results of surface physicochemical and mechanical property investigation of polytetrafluoroethylene (PTFE) modified by ion implantation and electron-beam treatment techniques are presented. Ion implantation was carried out until the exposure doses of 1∙1014, 1∙1015, 1∙1016 ion/cm2 at accelerating voltage of 20 kV; electron beam processing was performed in pulse duration range of 100, 150, 200, 250, 300 μs at acceleration voltage of 8 kV. Elemental compound, wettability and surface energy, microhardness, surface resistivity, wear-resistance were researched after ion- and electron-beam processing. According to XPS-analysis it was found that ion and electron energy deposition cause chemical bounding of CF3, CF, C=O, which take place due to degradation processes occurring in the surface layer of PTFE. It was revealed that the higher the exposition dose and pulse duration, the smaller the contact angle and surface resistivity as well as the higher the surface energy and microhardness of PTFE samples. In addition, ion implantation and electron-beam treatment results in the friction coefficient increase and wear square reduction of PTFE sample, indicating the wear resistance improvement.

Keywords: ion implantation, electron-beam treatment, polytetrafluoroethylene, surface property modification.