The effect of coatings in reducing the damage of glass surfaces

Abstract

Previously etched microscope slides have been coated with films of octadecylamine and tin oxide. The films were applied both singly and in combination. Friction measurements were made in which the coated slide was mounted on a trolley, a spherical glass indenter was pressed by a measured force against the coated surface and the force required to draw the trolley carrying the slide at a constant speed under the indenter was measured. After removing the coatings the slides were subjected to the ERNSBERGER lithium ion exchange process to reveal the surface flaws produced by the sliding indenter. It was found that the oxide films alone do not have a marked effect on the coefficient of friction, but do reduce the surface damage. The octadecylamine films markedly reduce both the coefficient of friction and the surface damage. Large normal loads are required to break down these films. The most resistant films are those in which a film of octadecylamine is applied on top of a tin oxide film. Such a composite film is extremely resistant to breakdown. The results are discussed in terms of what is known about mechanisms of surface damage and are compared with results of similar experiments carried out on glass containers. Des couvre-objets pour microscopes, préalablement traités à l'acide, sont revêtus de couches minces d'octadécylamine et d'oxyde d'étain. Ces couches sont appliquées seules et en combinaison. Des mesures du frottement sont effectuées. Dans ce but, le couvre-objet, revêtu d'une couche, est monte sur un chariot, un indentateur sphérique en verre ou en métal est pressé selon une force que l'on mesure sur la surface revêtue et la force requise pour déplacer à vitesse constante le chariot portant le couvre-objet sous l'indentateur est mesurée. Après avoir enlevé les couches de revêtement, on soumet les porte-objets au processus d'échange des ions lithium mis au point par ERNSBERGER, de manière à mettre en évidence les défauts de surface produits par le passage sous l'indentateur. On constate que les couches minces d'oxyde seules n'ont pas une influence marquée sur le coefficient de frottement, mais qu'elles réduisent en fait les détériorations superficielles. Les couches d'octadécylamine réduisent notablement le coefficient de frottement et la détérioration superficielle. Des charges normales importantes sont requises pour détériorer ces couches. Les films les plus résistants sont ceux qui comportent une couche d'octadécylamine appliquée sur une couche d'oxyde d'étain. Un tel film composite est extremement resistant. Les résultats sont discutés en fonction des connaissances sur les mécanismes de détérioration superficielle et sont comparés aux resultats d'expériences semblables réalisées sur des récipients en verre. Auf abgeätzte Deckgläser wurden Oktadecylamin- und Zinnoxidschichten aufgebracht. Die Schichten wurden einzeln und miteinander kombiniert aufgebracht. Reibungsmessungen wurden durchgeführt, indem die Kraft gemessen wurde, mit der ein Glas tragender Wagen bei konstanter Geschwindigkeit, bei einstellbarem Anpreßdruck durch eine Glaskugel oder einen metallischen Eindruckkörper gezogen werden mußte. Nach Entfernung der Beschichtung wurden die Gläser einem Ionenaustauschprozeß mit Lithium nach ERNSBERGER unterzogen, um die durch den gleitenden Eindruckkörper erzeugten Oberflächenschäden aufzudecken. Es zeigte sich, daß Oxidfilme alleine den Reibungskoeffizienten nicht stark verändern. Oktadecylaminschichten vermindern den Reibwert und die Oberflächenverletzung. Zur Durchbrechung dieser Filme sind große Belastungen notwendig. Die widerstandsfähigsten Schichten entstehen beim Aufbringen von Oktadecylamin auf Zinnoxidfilme. Diese Kombination ist nur sehr schwer zu durchbrechen. Die Ergebnisse werden mit dem verglichen, was über den Mechanismus von Oberflächenverletzungen bekannt ist, und den Resultaten gegenübergestellt, die mit ähnlichen Ergebnissen an Glasbehältern durchgeführt wurden.