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2021-08
真空镀膜技术的应用领域
1.在装饰品方面随着经济的发展和生活水平的提高,人们喜欢将手表壳、表带、服饰、灯饰、眼镜架、室内外装饰件、五金箱包、手机壳、手机视屏、卫生洁具、食品包装等装饰品精饰得五彩缤纷。2.在刀具、模具等金属切削加工工具方面在生活中,我们会看到金黄色的、钴铜色的、黑色的等七杂八色的钻头、铣刀、模具等,这些就是经过镀膜技术加工后的涂层工具。(1)金黄色的,是在刀具上涂镀了TiN、ZrN涂层,TiN是第一代应用广泛的硬质层材料。(2)黑色的,是在切削工具上涂了TiC、CrN涂层。(3)钴铜色的,是在刀具上镀涂了TiALN涂层。3.在建筑玻璃和汽车玻璃上建筑玻璃有透光和隔热两个基本功能。普通玻璃能透过绝大部分太阳光辐射能量,这对采光和吸收太阳光线的能量十分有利。而对于空间红外辐射,普通玻璃虽能阻止室内的热量直接透过室外,但热量被玻璃吸收后的二次散热也会造成很大的损失。随着经济的发展,普通玻璃已越来越不能满足人们的要求,而阳光控制膜和低辐射膜正好能弥补了普通玻璃在这一方面的不足。阳光控制膜可以满足低纬度地区降低室内温度的要求;而低辐射膜则能满足高纬度地区充分接受太阳辐射能量和最大限度阻止室内热量外流的要求。在玻璃上,镀涂一层TiO2就能使其变成防雾、防露和自清洁玻璃,这种工艺在汽车玻璃上有很好的应用。4.在平板显示器中所有各类平板显示器都要用到各种类型的薄膜,而且,几乎所有类型的平板显示器件都需要使用ITO膜,以满足透明电器的要求。可以毫不夸张的说,没有薄膜技术,就没有平板显示器件。
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真空电镀行业面临着四大发展瓶颈
我国是一个电镀大国,真空电镀行业作为我国重要的加工行业之一,对经济社会及整个工业体系的快速发展起着非常关键的作用。我国电镀行业以强政策、低能耗、低污染、低排放为基础的绿色经济模式正宣告一个全新时代的到来,具备此战略眼光,而且拥有绿色技术储备的国家或企业,即将在新一轮角逐中赢得先机,电镀行业将迎来高速发展期。  真空电镀行业的发展,目前还面临着四个方面的发展瓶颈:一、企业环保意识不强,资源利用率低;二、企业规模小、专业化程度低,特别是乡镇电镀企业的迅速发展,给污染控制欲环境管理带来了很多的困难,电度污染问题日趋严重,须引入科学管理体系,从根本上解决电镀行业高污染、高能耗的弊端,推行绿色管理是电镀行业未来发展的必由之路;三、生产工艺落后,设备简单,整体来看,真空电镀企业仍然没有摆脱粗放型的经营,工艺技术落后,自动化程度低,缺乏市场竞争优势。四、管理水平低,经济效益较差,绝大部分电镀企业仍沿袭粗放型经营管理模式,适应市场变化能力差。除部分合资企业和出口企业外,大部分企业没有健全的工业管理体系,多数企业缺乏镀液分析和镀层检测仪器和技术力量。 我国作为电镀大国,各种先进技术都有体现。真空电镀行业有着广阔的发展前景。未来我国电镀行业将向以下四个方向发展:一、传统装饰性电镀将被喷涂、物理气相沉积等取代,功能性电镀产品需求则有上升的趋势;二、某些污染严重的电镀工艺将被清洁的电镀工业所取代;三、部分性能好、无污染的表面工程的高新技术将进入我国市场。四、随着汽车、电子、家用电器、航空、航天工业、建筑工业及相应的装饰工业的发展以及人们对美化生活需求的不断提高,对真空电镀产品的装饰性和抗蚀性的需求将明显增加。
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真空镀膜的发展史
​自50年代以来,光学薄膜主要在镀膜工艺和计算机辅助设计两个方面发展迅速。在镀膜方面,研究和应用了一系列离子基新技术。1953年,德国的Auwarter申请了用反应蒸发镀光学薄膜的专利,并提出用离子化的气体增加化学反应性的建议。1964年,Mattox在前人研究工作的基础上推出离子镀系统。那时的离子系统在10Pa压力和2KV的放电电压下工作,用于在金属上镀耐磨和装饰等用途的镀层,不适合镀光学薄膜。后来,研究采用了高频离子镀在玻璃等绝缘材料上淀积光学薄膜。70年代以来,研究和应用了离子辅助淀积、反应离子镀和等离子化学气相等一系列新技术。它们由于使用了带能离子,而提供了充分的活化能,增加了表面的反应速度。提高了吸附原子的迁移性,避免形成柱状显微结构,从而不同程度地改善了光学薄膜的性能,是光学薄膜制造工艺的研究和发展方向。
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​离子镀膜中的离子源介绍
  虽然离子源的类型有很多种,但目的无非是在线清洗,改善PVD真空镀膜表面的能量分布,调制增加反应气体的能量。离子源可以大大提高膜与基体的结合强度,同时也可以提高膜本身的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。如果是电镀工具的耐磨层,厚度一般较大,膜厚均匀性不高。可以使用离子电流较大、能级较高的离子源,如霍尔离子源或阳极层离子源。  阳极离子源类似于霍尔离子源。在环形(矩形或圆形)窄间隙内施加强磁场,工作气体电离后在阳极的作用下向工件发射。阳极离子源可以做得很长,特别适合镀大型工件,如建筑玻璃。阳极离子源的离子电流也较大。但是离子电流发散,能级分布太宽。一般适用于大型工件、玻璃、磨损和装饰工件。然而,在先进的光学涂层中应用并不多。  考夫曼离子源是较早使用的离子源。属于网格离子源。首先阴极在离子源腔内产生等离子体,然后通过两三层阳极栅将离子从等离子体腔中抽出。该离子源方向性强,离子能量带宽集中,可广泛应用于真空镀膜。缺点是阴极(通常是钨丝)在反应气体中很快烧坏,离子通量有限,可能会让需要大离子通量的用户不舒服。  霍尔离子源是一种阳极,在强轴向磁场的作用下对过程气体进行等离子体处理。这种轴向磁场的强烈不平衡分离了气体离子并形成离子束。由于轴向磁场太强,霍尔离子源的离子束需要补充电子来中和离子电流。
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镀膜技术的原理介绍
1、真空镀膜技术是一项新兴的技术,国际上直到60年代才开始将CVD(化学气相镀膜)技术应用到硬质合金工具中。因为这种方法需要在高温(工艺温度高于1000ºC)下进行,且涂层类型单一,局限性很大,所以在开发初期还有待改进。  2、离子镀膜的基本原理:在真空条件下,采用一定的等离子体离子化技术,使镀层原子部分离子化,同时产生大量高能中性原子,并在镀层表面施加负偏压。因此,在深度负偏压作用下,离子沉积在基体表面形成薄膜。  3、PVD是一种物理气相沉积法,它分为:真空蒸发法、真空溅射法和真空离子法。PVD镀膜通常指的是真空离子镀膜;NCVM镀膜通常指的是真空蒸发镀膜和真空溅射镀膜。  4、真空镀的基本原理:在真空条件下,金属、金属合金等被蒸发蒸发,然后沉积到基体表面,蒸发法通常采用电阻加热,电子束轰击镀料,使其蒸发成气相,然后沉积到基体表面,PVD法历史上最早采用真空蒸镀技术。  5、溅射镀膜的基本原理:充氩(Ar)气的真空环境中,当氩(Ar)原子被电离,形成氩离子(Ar)时,氩离子在电场力的作用下,加速轰击用镀料制成的阴极靶,靶将溅射出来并沉积在工件表面。溅射膜中的入射离子,一般是通过辉光放电获得的,在l0-2Pa~10Pa范围内,因此溅射出的粒子在飞向基体时,容易与空气中的气体分子发生碰撞,使其运动方向随机,沉积的薄膜容易均匀。深圳市永诚真空技术有限公司是专门从事PVD,镀钛,真空镀膜,真空电镀,离子镀膜,真空镀技术研发和生产应用的高新技术企业,公司凭着良好的基础,丰富的真空镀膜经验及先进的生产设备,热心服务于社会各界客户。
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真空镀膜机对材料的要求
电镀机所使用的材料一帮分为两种,分别是底层涂料表面涂料,对于这两种涂料所要求的也不一样,比方说对底层涂料的要求选择,要选择有良好的真空性能、对镀件和镀膜层有着良好的接触性能,以及对成模性、相溶性、施涂性等都有严格的要求。而对电镀机的表面涂层则是要求其必须要有良好的接触性能、相溶性、抗腐蚀、抗老化性等。真空镀膜机的优势随着时代发展,现代人越来越看重物品的外观了。比如我们的手机外壳,汽车镀膜等等,这些产品的表面都覆盖了一层薄薄的膜,在增进美观等作用的同时,还有我们所不知道的非常多的作用。比如说真空镀膜能够增加一些产品的抗氧化和防老化等作用,这是因为这种膜和产品表面能够严密贴合,杜绝和空气的接触。使用真空镀膜能够有效的的耐腐蚀,能够有效的防止外界一些具有腐蚀性的东西和物品接触,从而大大的降低腐蚀的危害。耐高温,一些真空耐磨材质能够对外部的一些辐射进行有效的反射,防止高温照射一点。防划痕,一些镀膜介质非常厚实,在保护物品表面不受到伤害的同时,还能够有效的防止划痕。易清洗,镀膜后的产品表面非常光滑,在清洗的时候更加的方便。真空镀膜机的两种形式真空电镀机品种多样,有多弧离子真空镀膜机、卷绕镀膜机、电阻蒸发真空镀膜机、超硬质工具镀膜机等其他零配件,精湛的技术及新型的材料,使得工艺产品的质量大大提高。真空镀膜中常用的方法有真空蒸发和离子溅射,这两种都可镀成相应的颜色。真空蒸发镀膜更为广泛,常用电阻加热法,简单方便,造价低廉,但不适用难金属和耐高温的介质材料;但作为耐磨性,溅射镀膜前景更好些。不同的溅射技术采用的辉光放电方式不同,任何物质均可以溅射,尤其是高熔点、低蒸气压的元素和化合物,但设备较复杂,需高压装置。如果,将两种溅射方法相结合,即离子镀,这样得到的膜与基板间,附着力强、沉积率高,膜的密度也高,大大改善了各自在技术的劣势。
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2021-08
真空镀膜材料选用需要考虑的因素
气体从密度大的一侧向密度小的一侧渗入、扩散、通过和溢出固体阻挡层的过程成为渗透。该情况的稳态流率称为渗透率。渗透率与气体和材料的种类有关。对于金属,有些金属(如不锈钢、铜、铝、钼等)的气体渗透系数很小,在大多数实际应用中可以忽略不计。但对某些金属(如铁、镍等),氢气对他们具有较高的渗透率。氢气对钢的渗透率随含碳量的增加而增加,所以选择低碳钢做真空室材料为好;另外有些金属对气体的渗透具有选择性,如氢气就极容易渗透过钯,氧气易投过银等。可以利用这个性质对气体进行提纯和真空检漏。气体对玻璃、陶瓷等的渗透,一般是以分子态的形式进行的。渗透过程和气体分子的直径及材料内部微孔大小有关。含纯二氧化硅的石英玻璃的微孔孔径约为0.4nm,其他玻璃因碱金属离子(钾、钠、钡等)填充于微孔之中,使其有效孔径变小,所以各种气体对石英玻璃的渗透性大,而对其他玻璃的渗透性就小。由于氦分子的直径在各种分子中最小,所以氦对石英玻璃的渗透在气体-固体配偶中是最大的。气体对有机材料(如橡胶、塑料)的渗透过程一般是以分子态进行的。由于有机材料的微孔比较大,因此气体对有机材料的渗透能力比玻璃、金属要大得多。材料的放气性能任何固体材料在制造过程中,及在大气环境下存放都能溶解、吸附一些气体。当材料置于真空中时,原有的动态平衡被破坏,材料就会因解溶、解吸而放气。常用的放气速率单位为Pa*L/(s*cm2).放气速率通常与材料中的气体含量和温度成正,出气总量的单位:考虑体积含量为主时可用Pa*L/cm2(1)常温放气。大多数有机材料放气的主要成分是水汽,其特点是放弃速率较高,随时间的衰减较慢,因此这类材料一般不宜用作真空容器的内部零件。金属、玻璃、陶瓷的放气速率较低,随时间的衰减也较快。玻璃和陶瓷的常温放气主要来自表层,主要放气成分为水汽,其次为CO和CO2。玻璃经烘烤加热后,其表面氧化膜中的水汽可以基本除净,使其常温放气率显著降低。表面吸附的气体除掉后的放气过程由体内扩散决定。一般,体内放气的成分有H2、N2、CnHn、CO、CO2、O2,以H2居多。(2)高温放气。某些结构材料如电极、靶材、蒸发源、加热装置等器材,在真空系统的工艺过程中常处于高温状态。一般认为,材料的高温放气主要由体内的扩散过程所决定,表面脱附的气体量仅占放气总量的一小部分。玻璃、陶瓷。云母的高温放气,除了扩散过程加快外,与常温放气没有本质区别。而金属的高温体扩散出气则不同,由于在金属内部溶解的气体呈原子态,所以,在真空中发出的分子态气体往往是经过表面反应才形成的。一般,金属放气的种类是H2、CO、CO2和N2、O2,以前四种居多。其中H2、N2先以原子态扩散逸出,再在表面上结合成分子态。CO、CO2是由扩散到表面的C与表面上的金属氧化物或气相中的O2、H2O反应生成的。也有一些金属(如Ni、Fe)主要受氧在体内扩散的控制,因此,对金属进行脱碳处理可降低CO、CO2的出气。H2O有的直接来自表面氧化层,有的则由体内扩散的氢与氧化物反应合成。玻璃、金属的表面层也是高温放气的重要来源。为此采用各种表面处理工艺,如化学清洗。有机蒸汽去脂、抛光、腐蚀、大气烘烤氧化等,都能大大降低材料的放气。另外,材料的放气速率不仅和所经历的放气时间有关,而且和材料的表面预处理方法、表面状况有很大关系。例如:对子清洁的表面来说,表面的光洁度越高,吸附的水汽就越少;例如,当用有机溶剂对表面清洗去脂时,表面的单分子层污染是无法除掉的,只能靠在真空下烘烤来除掉。例如,温度在200℃以上的真空环境下的烘烤可有效地除掉水汽,但要有效除掉氢,则必须在400℃以上的温度下进行真空烘烤。对真空系统设计来说,仅有材料的放气速率的数据是不够的,因为有许多真空阀的抽气能力是有选择性的,所以如果能进一步知道材料放气中的各种气体成分的比例,就能有针对性地选配合适的真空泵,得到更合理的设计​材料的蒸汽压和蒸发(升华)速率在一定的温度下,在封闭的真空空间中,由于液体(或固体)气化的结果,使空间的蒸汽密度逐渐增加,当达到一定的蒸汽压力之后,单位时间内脱离液体(或固体)表面的分子数与从空间返回液体(或固体)表面的在凝结分子数相等,即蒸发(或升华)速率与凝结速率动态平衡,这时可认为气化停止,此时的蒸汽压力称为该温度下,该液态(或固体)的饱和蒸气压。蒸汽压Pv和蒸发(升华)速率W之间有以下关系:W=0.058Pv√(M/T)式中W 蒸发(升华)速率,g/(cm2·s)Pv 温度T时的饱和蒸汽压PaM 分子量,g/mol在真空技术中,材料的蒸汽压力和蒸发(升华)速率都是需要重视的参数。如:真空油脂、真空规管的热灯丝的饱和蒸汽压均能成为影响极限真空度的起源;真空镀膜用材和吸气剂的升华速率是设计真空镀膜设备及吸气剂泵时需要考虑的参量;低温液化气体的饱和蒸汽压力则是与低温冷凝泵极限压力有关的参量。显然,不能采用在真空系统的工作温度范围内蒸汽压力很高的材料。在工作温度范围内,所有面对真空的材料的饱和蒸汽压力应该足够低,不应因为其本身的蒸汽压或放气特性而使真空系统达不到所要求的工作真空度。尽管室温下某些材料的蒸汽压很低,甚至有时觉察不出来,但随着温度的升高,蒸汽压力最终可以上升到测得出来的值。例如,某些难溶金属需要升高到1500℃以上才能测出其蒸汽压力值。但是某些金属(如锌、镉、铅等)在300~500℃时的蒸汽压力值就很高,超过了高真空系统所要求的压力。例如镉在300℃时的蒸汽压力值是10Pa,所以这些金属(或其合金)不能在烘烤的高真空系统或超高真空系统中使用。其他一些材料,如某些塑料或橡胶,由于其不能加温烘烤及蒸汽压过高,则根本不能在超高正空环境下使用。
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