У дома
Захранване със студена вода
Курсова работа: Вакуумно отлагане. Вакуумна инсталация - приложение и видове вакуумни инсталации

Курсова работа: Вакуумно отлагане. Вакуумна инсталация - приложение и видове вакуумни инсталации

Основен функционално предназначениевакуумна инсталация е създаването и поддържането на технически вакуум, който се постига чрез изпомпване на сместа от системата. Широко приложениевакуумни заводи се намира в металургичната, текстилната, химическата, автомобилната, хранителната и фармацевтичната промишленост. Основните части на инсталацията включват помпа, панел с филтри, блок за управление на камерата.

навигация:

Използването на вакуумни инсталации

Вакуумните инсталации могат да се използват за лабораторни изследвания. Включен в микроскопи, хроматографи, изпарители и филтриращи системи. За тези цели може да е подходящо устройство, което няма да заема голяма площ. Производителността на такива агрегати не е на първо място. Най-често това е форвакуумна или турбомолекулярна помпа. При работа с агресивни газове най-добрият вариант е диафрагмена помпа.

Вакуумните системи играят важна роля в тестова екипировка. Те осигуряват необходимата скорост на набиране на самолета. За да може процесът на излитане или кацане да протече успешно, е необходимо да се осигури бърза скорост на изпомпване.

Сухите помпи се използват за полупроводници и разпръскване вакуумни инсталации, за отлагане на материали. Идеален за създаване на свръхвисок вакуум. Те включват турбомолекулярни и криогенни помпи.

AT металургична промишленостактивно използвани помпи, които имат достатъчно пропускателна способност. Те трябва да са устойчиви на износване, тъй като в системата има прах и мръсотия. Помпите с нокти и винтове, изпълняващи предна вакуумна помпа, ще се справят перфектно със задачите в индустриалната сфера. Могат да се използват дифузионни помпи.

Вакуумният блок 976A е лабораторен тип. Предназначен е за определяне на водонаситеността на асфалтобетон в лабораторията. Работният обем на камерата е 2 литра. Вакуумната единица е в състояние да създаде краен вакуум от 1x10-2.

Елементи на вакуумни инсталации

Вакуумните инсталации създават и поддържат работен вакуум в определен херметичен обем. Като правило за това се използват елементи, които имат едно и също предназначение в различни видове инсталации. Те включват блок за управление с пост за управление, вакуумно устройство, аспиратор, охладителни системи и вакуумна система и задвижване на звънец. Вакуумната система се състои от помпа от всякакъв тип, вакуумно устройство, тръбопроводи, вакуумномер и електромагнитен теч.

Вакуумни системи Busch

Вакуумните системи на Busch са преди всичко висококачествени вакуумни помпи. Компанията произвежда такива инсталации като модел с въртящи се лопатки вакуумна помпа R5. Той е с високо качество и производителност. Граничното налягане на уреда е от 0,1 до 20 hPa. Средната скорост на изпомпване достига 1800 m3/h. На второ място, това са лопастни помпи и компресори. Един от тях е моделът Mink. Широко използван в индустрията. Особено когато е необходимо да се поддържа постоянно ниво на вакуум. Граничното налягане е от 20 до 250 hPa. Скоростта на изпомпване може да достигне 1150 m3/h.

Вакуумни инсталации Булат

Един пример за инсталации за нанасяне на тънкослойни покрития е модел Булат. Той произвежда нанасянето на филма по вакуумно-плазмен начин. Може да се покрие с други електропроводими материали. Това са молибден, цирконий, нитрид и карбонитрид. Първоначално моделът е разработен за покритие на метални протези. Инсталацията включва помпена станция, преден вакуумен инструмент и свързано електрическо оборудване.

Други производители на вакуумни системи

Agilent Technologies е един от най-големите производители на вакуумно оборудване. Фирмата стартира производството на вакуумни помпи, детектори за течове, вакууммери, вакуумни масла и други компоненти на системи.

Air Dimensions Inc. е специализирана в масовото производство на висококачествени диафрагмени помпи, които вземат проби от корозивни газове, както и сухи мембранни компресори.

Edwards произвежда лабораторни и индустриални вакуумни технологии. Сред тях са вакуум помпи, вакууммери и др. спомагателно оборудване. Известен е с пускането на широка гама от различни видове помпи.

Инсталации за вакуумно покритие

С помощта на устройство за вакуумно нанасяне (UVN) различни части са покрити с покрития, които изпълняват проводими, изолационни, устойчиви на износване, бариерни и други функции. Този метод е най-разпространеният сред другите процеси в микроелектрониката, при които се използва метализация. Благодарение на такива инсталации е възможно да се получат антирефлексни, филтриращи и отразяващи покрития.

Като материали за покритие могат да се използват алуминий, волфрам, титан, желязо, никел, хром и др. Ако е необходимо, към средата могат да се добавят ацетилен, азот и кислород. Активиране химическа реакцияпо време на нагряване, йонизация и дисоциация на газ. След процедурата по нанасяне на покритие не е необходима допълнителна обработка.

Инсталацията UVN-71 P-3 е в състояние да тества технологично пръскане. Той участва в масовото производство на различни филмови схеми. С негова помощ се произвеждат тънки филми при условия на висок вакуум. Прилаганият метод е резистивно изпаряване на метали.

Вакуумна единица UV-24 произвежда лабораторни изследванияасфалтобетон. Помага да се определи качеството му. Отличителна чертана този блок - наличието на два евакуирани резервоара, които са свързани помежду си.

Магнетронно разпрашване

При магнетронно разпрашване чрез катодно разпрашване се отлага тънък филм. Устройствата, използващи този метод, се наричат ​​магнетронни разпрашители. Този уред може да пръска много метали и сплави. Когато се използва в различни работни среди с кислород, азот, въглероден диоксид и др. се получават филми с различен състав.

йонно разпрашване

Принципът на действие на йонната инсталация във вакуум - бомбардиране твърди веществайони. Когато субстратът се постави във вакуум, атомите го удрят и се образува филм.

Други методи за пръскане

Вакуумното отлагане може да се извърши с помощта на партидно и непрекъснато оборудване. Серийните инсталации се използват за определен брой детайли. При масово или серийно производство се използват непрекъснати инсталации. Има еднокамерни и многокамерни видове пръскащо оборудване. При многокамерни инсталации модулите за отлагане са подредени последователно. Във всички камери се пръска определен материал. Между модулите има заключващи камери и транспортно транспортно устройство. Те извършват операциите по създаване на вакуум, изпаряване на филмовия материал, транспортиране отделно.

Вакуумни единици

Вакуумна водна пръстеновидна помпа тип VVN 12 извлича въздух, неагресивни газове и други смеси, които не се почистват от влага и прах. Газът, който влиза в инсталацията, не изисква пречистване.

Вакуумната макара AVZ 180 е универсална, има добро ограничаващо остатъчно налягане, леко теглои е бърз и компактен.

Технически характеристики на вакуумната макара AVZ 180.

Вакуумният агрегат AVR 50 е в състояние да изпомпва въздух, неагресивни газове, пари и смеси от пара и газ от вакуумни пространства. Не е предназначен за изпомпване на горните състави от един контейнер в друг. Състои се от две помпи: NVD-200 и 2NVR-5DM.

Здравейте приятели.


И така, историята започна малко по-рано, когато получихме вакуумна камера. Пътят й до нас не беше близък и може да бъде описан в отделна история, но това, както се казва, е „съвсем различна история“. Мога само да кажа, че още по-рано това донесе някаква полза на хората в една от лабораториите на университета в Гьотинген.

Първото нещо, с което започнахме да използваме вакуумната камера, беше да изпробваме метода за термично отлагане на метали върху субстрати. Методът е прост и стар като света. Мишената на разпръснатия метал, например среброто, се поставя в молибденовия тигел. Поставени около него нагревателен елемент. Използвахме тел от волфрам-рениева сплав, който беше навит в спирала.

Цялостното устройство за термичен спрей изглежда така:

Инструменти за термично пръскане на метали. а. сглобен ( защитен екрани клапанът е премахнат). Обозначения: 1 – тигел, 2 – нагревателен елемент, 3 – паропровод, 4 – токов проводник, 5 – термодвойка, 6 – рамка за проба.

След преминаване на тока (постъпва във вакуумната камера през уплътненията под налягане), спиралата се нагрява, загрява лодката, в която целевият материал също се нагрява и се изпарява. Облак от метални пари се издига по тръбопровода за пара и обгръща тялото, върху което е необходимо да се отложи метален филм.

Самият метод е прост и добър, но има и недостатъци: висока консумация на енергия, трудно е да се поставят повърхности (тела) в облака от пара, върху който трябва да се отложи филмът. Адхезията също не е най-добрата. прилага се към различни материали, включително за метали, стъкло, пластмаса и др. По принцип - за изследователски цели, тъй като усвоихме само вакуумно оборудване.

Сега е време да поговорим за вакуумната система. Експериментите се провеждат във вакуумна камера, оборудвана с вакуумна система, състояща се от ротационна предвакуумна и турбомолекулярна помпа и осигуряваща остатъчно налягане от 9,5 10 -6 - 1,2 10 -5 mm Hg.
Ако на пръв поглед изглежда, че не е трудно, тогава всъщност не е. Първо, самата камера трябва да има херметичността, необходима за поддържане на висок вакуум. Това се постига чрез запечатване на всички функционални фланци и отвори. Горните и долните капаци на фланците имат еднакви по принцип, гумени уплътнения, както и най-малките отвори, предназначени за монтаж на прозорци, сензори, устройства, уплътнения за налягане и други капаци на фланци, само с много по-голям диаметър. Например, за надеждно запечатване на такъв отвор


Изисква фланец, уплътнение и крепежни елементи, както е показано на тази снимка.


Този сензор измерва вакуума в камерата, сигналът от него отива към устройството, което показва нивото на висок вакуум.

Вакуумът на необходимото ниво (напр. 10-5 mm Hg) се постига по следния начин. Първо, нисък вакуум се изпомпва от предвакуумна помпа до ниво 10-2. При достигане на това ниво се включва високовакуумна помпа (турбомолекулярна), чийто ротор може да се върти със скорост от 40 000 об/мин. В същото време предната помпа продължава да работи - тя изпомпва налягане от самата турбомолекулярна помпа. Последният е доста капризен агрегат и неговото „тънко“ устройство изигра определена роля в тази история. Използваме японска вакуумна турбомолекулярна помпа Осака.

Въздухът, изпомпван от камерата с маслени пари, се препоръчва да се изхвърля в атмосферата, тъй като фините капчици масло могат да „пръснат“ цялото помещение.

След като се справихме с вакуумната система и изработихме термичното отлагане, решихме да опитаме друг метод за отлагане на филм - магнетрон. Имахме дълъг опит в общуването с една голяма лаборатория, която прилага функционални нанопокрития към нас за някои от нашите разработки, използвайки метода на магнетронно разпрашване. Освен това имаме доста тесни връзки с някои катедри на МИФИ, Московското висше техническо училище и други университети, които също ни помогнаха да овладеем тази технология.

Но с течение на времето искахме да използваме повече от възможностите, които вакуумната камера предоставя.

Скоро имахме малък магнетрон, който решихме да адаптираме за отлагане на филм.

Именно магнетронният вакуумен метод за отлагане на тънки метални и керамични филми се счита за един от най-продуктивните, икономични и лесни за работа сред всички физически методиразпрашване: термично изпаряване, магнетрон, йон, лазер, електронен лъч. Магнетронът е монтиран в един от фланците, което е удобно за използване. Това обаче не е достатъчно за отлагане, тъй като изисква определено захранване с напрежение, охлаждаща вода и газове, за да се осигури плазмено запалване.

Теоретична екскурзия

Опростено, магнетронът е подреден по следния начин. Върху основата, която служи и като магнитна верига, са поставени силни магнити, които образуват силно магнитно поле. От друга страна, магнитите се затварят метална чиния, който служи като източник на разпръснатия материал и се нарича цел. Потенциалът се прилага към магнетрона, а земята се прилага към тялото на вакуумната камера. Потенциалната разлика, образувана между магнетрона и тялото на камерата в разредена атмосфера и магнитно полеводи до следното. В действието влиза атом от образуващия плазма газ аргон линии на силамагнитни и електрическо полеи йонизирани под тяхното действие. Изхвърленият електрон се привлича към тялото на камерата. Положителен йон се привлича към магнетронната цел и, ускорявайки се под действието на магнитните силови линии, удря целта, избивайки частица от нея. Той излита под ъгъл, противоположен на ъгъла, под който йонът на аргоновия атом удари целта. Метална частица отлита от целта към субстрат, разположен срещу нея, който може да бъде направен от всякакъв материал.

Нашите приятели от университета направиха DC захранване с мощност около 500 W за този магнетрон.

Изградихме и газоснабдителна система за плазмообразуващия газ аргон.

За да поберем обектите, върху които ще се пръскат филмите, изградихме следното устройство. Капакът на камерата съдържа технологични дупкив който можете да инсталирате различни устройства: ел. захранващи кабелни муфи, кабелни муфи, прозрачни прозорци, сензори и др. В един от тези отвори монтирахме уплътнение под налягане на въртящ се вал. Извън камерата донесохме въртене към този вал от малък електродвигател. Задавайки скоростта на въртене на барабана от порядъка на 2-5 херца, постигнахме добра равномерност при нанасянето на филми по обиколката на барабана.

Отдолу, т.е. вътре в камерата на шахтата монтирахме лек метален кош, на който могат да се закачат предмети. В магазин за канцеларски материали такъв стандартен барабан се продава като кош за отпадъци и струва около 100 рубли.

Сега имахме на склад почти всичко необходимо за нанасяне на филм. Като мишени използвахме следните метали: мед, титан, неръждаема стомана, алуминий, медно-хромова сплав.

И те започнаха да прашат. През прозрачните прозорци в камерата можеше да се наблюдава плазменото сияние на повърхността на магнетронната мишена. По този начин ние контролирахме „на око“ момента на плазмено запалване и интензитета на отлагането.

Начинът за контролиране на дебелината на пръскането излезе с доста прост. Същото парче фолио с измерената повърхност се поставя върху барабана и неговата маса се измерва преди и след сесията на пръскане. Познавайки плътността на нанесения метал, лесно се изчислява дебелината на нанесеното покритие. Дебелината на покритието се контролира или чрез промяна на времето за отлагане, или чрез регулиране на напрежението в източника на захранване на магнетрон. Тази снимка показва прецизен баланс, който ви позволява да измервате масата на пробите с точност до десет хилядни от грама.

Нанасяхме различни материали: дърво, метали, фолио, пластмаси, хартия, полиетиленови фолиа, платове, накратко всичко, което можеше да се постави в камерата и да се закрепи към барабана. Основно се фокусирахме върху получаването на декоративни ефекти - промяна на цвета или тактилното възприятие на повърхността. На тези проби от органичен и неорганичен произход можете да видите разликата в цвета преди и след нанасянето на различни метални филми.

Още по-ясно разликата в цвета преди и след пръскането се вижда върху тъканите и филмите. Ето точното парче от обичайното полиетиленово фолио- не се пръска, но лявата е покрита със слой мед.

Друг ефект, който може да се използва различни нуждие проводимостта на тънките филми върху субстрати. Тази снимка показва съпротивлението на парче хартия (в ома) с тънък слой титан с дебелина малко над микрон.

За по-нататъшно развитие сме избрали няколко посоки. Едно от тях е да се подобри ефективността на отлагането на филм от магнетрони. Ще се "замахнем" в собствената си разработка и производство на по-мощен магнетрон с височина на камера и мощност 2 пъти по-голяма от тази, показана в това есе. Също така искаме да тестваме технологията на реактивно отлагане, когато заедно с образуващия плазма газ аргон, кислород или азот се подават в камерата и по време на отлагането на филми върху повърхността на субстрата се образуват нечисти метални филми , но оксиди или нитриди, които имат различен диапазон на свойства от чистите метални филми.

Модификацията на различни структури, части и функционални елементи често се извършва чрез пълна промяна на структурата на материалите. За това се използват дълбоки термични, плазмени и химическа обработка. Но има и широк сегмент от методи за промяна на експлоатационните свойства поради външни покрития. Такива методи включват вакуумна метализация, благодарение на която е възможно да се подобрят декоративните, проводими, отразяващи и други характеристики на материалите.

Обща информация за технологията

Същността на метода се крие в отлагането на метални частици върху работната повърхност. Процесът на образуване на ново покритие възниква поради изпаряване на донорни метали във вакуум. Технологичният цикъл предполага изпълнението на няколко етапа на структурна промяна на целевата основа и елементите на покритието. По-специално се разграничават процесите на изпаряване, кондензация, абсорбция и кристализация. Ключовата процедура може да се нарече взаимодействието на метални частици с повърхността в специална газообразна среда. На този етап технологията за вакуумна метализация осигурява процесите на дифузия и прикрепване на частиците към структурата на детайла. На изхода, в зависимост от режимите на пръскане, характеристиките на покритието и вида на детайла, можете да получите различни ефекти. Съвременните технически средства позволяват не само подобряване на индивидуалните производителностпродукти, но и с висока точност за диференциране на свойствата на повърхността в отделните зони.

Приложно оборудване

Има три основни групи машини, използвани за тази технология. Това оборудване е непрекъснато, полунепрекъснато и периодично действие. Съответно те се различават по отношение на обща организацияпроцес на обработка. Агрегатите с непрекъсната работа често се използват в масово производство, където е необходима поточна вакуумна метализация. Оборудването от този тип може да бъде едно или многокамерно. В първия случай агрегатите са ориентирани към осъществяване на директна метализация. Многокамерните модели предвиждат и възможност за изпълнение на допълнителни процедури – първична подготовка на продукта, контрол, термична обработка и др. Този подход ви позволява да оптимизирате производствения процес. Машините за периодично и полунепрекъснато покритие обикновено имат една основна камера. Именно поради нередовността на производството те се използват за конкретна процедура, а подготвителните операции и същият контрол на качеството се извършват в отделен ред - понякога в ръчен режим без автоматизирани линии. Сега си струва да разгледаме по-подробно от какви възли се състоят такива агрегати.

Устройство на машини за метализация

В допълнение към основната камера, където се извършват процесите на пръскане, оборудването включва множество спомагателни системи и функционални компоненти. На първо място, струва си да се подчертаят директно източниците на пръскания материал, комуникациите на които са свързани с газоразпределителния комплекс. Така че заводът за вакуумна метализация може да осигури необходимото конкретна задачапараметрите на обработка, които доставят пръскащите канали с регулатори, позволяват по-специално да се регулират температурно ниво, посока на потока скорост и обеми. По-специално, тази инфраструктура се формира от течове, помпи, клапани, фланцеви елементи и други фитинги.

AT модерни инсталацииза същото регулиране на работните параметри се използват сензори, свързани към микропроцесорния блок. Отчитайки зададените изисквания и фиксирайки текущите действителни стойности, оборудването може да коригира режимите на обработка без участието на оператора. Също така, за улесняване на работните процеси, оборудването е допълнено със системи за почистване и калибриране в камерата. Благодарение на такова оборудване ремонтът на вакуумната метализация на машината е опростен, тъй като постоянното и навременно почистване свежда до минимум рисковете от претоварване на пневматични двигатели, манипулатори и комуникационни вериги. Последните се разглеждат изцяло като консуматив, чиято смяна в непрекъснати агрегати се извършва като част от редовна процедура по поддръжка.

Целеви материали за метализация

На първо място, на процедурата се подлагат метални заготовки, които могат да бъдат направени, наред с други неща, от специални сплави. Необходимо е допълнително покритие за осигуряване на антикорозионен слой, подобряване на качеството на електрическото окабеляване или промяна декоративни свойства. AT последните годиниВакуумната метализация се използва все по-често във връзка с полимерни продукти. Този процес има свои специфики, дължащи се на характеристиките на структурата на обекти от този вид. По-рядко технологията се използва за продукти с ниска твърдост. Това се отнася за дърво и някои синтетични материали.

Характеристики на метализацията на пластмасите

Повърхностно пръскане пластмасови частисъщо може да промени своите електрически, физически и Химични свойства. Често метализацията се използва и като средство за подобряване на оптичните качества на такива заготовки. Основният проблем при извършването на подобни операции е процесът на интензивно термично изпаряване, което неизбежно оказва натиск върху потоците от частици, разпръскващи повърхността на елемента. Следователно са необходими специални режими на регулиране на дифузията на основния материал и консумираната маса.

Вакуумната метализация на пластмасите, които се характеризират с твърда структура, има своите специфики. В този случай наличието на защитни и грундиращи лакове ще има значение. За да се поддържа достатъчно ниво на адхезия за преодоляване на бариерите на тези филми, може да е необходимо да се увеличи енергията на термично действие. Но тук отново има проблем с рисковете от разрушаване на пластмасовата конструкция под въздействието на топлинни потоци. В резултат на това, за да се облекчи прекомерното напрежение в работната среда, се въвеждат модифициращи компоненти като пластификатори и разтворители, които позволяват да се поддържа формата на детайла в оптимално състояние, независимо от температурния режим.

Характеристики на обработката на филмови материали

Технологии на производство опаковъчни материалипредвиждат използването на метализация за PET фолио. Този процес осигурява алуминизиране на повърхността, поради което детайлът е надарен с по-висока якост и устойчивост на корозия. външни влияния. В зависимост от параметрите на обработка и крайните изисквания към покритието могат да се прилагат различни методи за топлоотвеждане. Тъй като филмът е чувствителен към температурата, се въвежда допълнителна процедура за отлагане. Както в случая с пластмасите, той ви позволява да регулирате топлинния баланс, като поддържате оптимална среда за детайла. Дебелината на филмите, които се обработват по метода на вакуумна ролкова метализация, може да бъде от 3 до 50 микрона. Постепенно се въвеждат технологии, които осигуряват такива покрития върху повърхностите на материали с дебелина 0,9 микрона, но в по-голямата си част това все още е само експериментална практика.

Метализация на рефлектори

Това също е отделна посока на използване на метализация. Целевият обект в този случай са автомобилните фарове. Техният дизайн предвижда наличието на рефлектори, които в крайна сметка губят своята производителност - избледняват, ръждясват и в резултат стават неизползваеми. Освен това дори нов фар може да бъде случайно повреден, което ще изисква неговия ремонт и възстановяване. Именно върху тази задача е насочена вакуумната метализация на рефлекторите, осигуряваща износоустойчиво покритие върху огледална повърхност. Запълването на външната конструкция с метализирани частици, от една страна, елиминира незначителни дефекти, а от друга страна, действа като защитно покритие, предотвратявайки възможни повреди в бъдеще.

Организация на процеса у дома

Без специално оборудване може да се приложи технологията за повърхностно химическо покритие, но за вакуумна обработка във всеки случай ще е необходима подходяща камера. На първия етап се подготвя самият детайл - той трябва да бъде почистен, обезмаслен и, ако е необходимо, шлифован. След това обектът се поставя във вакуумна метализационна камера. Със собствените си ръце можете също да направите специално оборудване на релси от профилни елементи. Това ще бъде удобен начин за товарене и разтоварване на материал, ако планирате да го обработвате редовно. Като източник на метализационни частици се използват т.нар. заготовки - от алуминий, месинг, мед и др. След това камерата се настройва на оптимален режимобработка и започва процесът на пръскане. Готовият продукт веднага след метализация може да бъде ръчно покрит с помощно средство защитни покритиябазирани лакове.

Положителни отзиви за технологията

Методът има много положителни качествамаркирани от потребителите Завършени продуктив различни области. По-специално се посочват високите защитни свойства на покритието, които предотвратяват процесите на корозия и механично разрушаване на основата. Положително реагират и обикновените потребители на продукти, които са били подложени на вакуумна метализация с цел подобряване или промяна на декоративните им качества. Експертите също подчертават екологична безопасносттехнология.

Негативно мнение

По минуси този методобработката на продукти включва сложността техническа организацияпроцес и високи изискванияда се подготвителни дейностизаготовки. И това да не говорим за използването на високотехнологично оборудване. Само с негова помощ можете да получите висококачествено пръскане. Цената също е в списъка на недостатъците на вакуумното покритие. Цената за обработка на един елемент може да бъде 5-10 хиляди рубли. в зависимост от площта на целевата зона и дебелината на покритието. Друго нещо е, че серийната метализация намалява цената на отделния продукт.

Най-накрая

Промяната на техническите, физическите и декоративните свойства на определени материали разширява възможностите за тяхното по-нататъшно приложение. Развитието на метода на вакуумна метализация доведе до появата на специални области на обработка с фокус върху специфично изпълнение. Технолозите работят и върху опростяването на самия процес на отлагане, което вече се проявява днес под формата на намаляване на размерите на оборудването и намаляване на процедурите за последваща обработка. Що се отнася до прилагането на техниката у дома, това е най-проблемният метод за покритие, тъй като изисква от изпълнителя да има специални умения, да не говорим технически средства. От друга страна, повече налични методипокритията не позволяват получаване на покрития със същото качество - било то защитен слой или декоративен стил.

Повърхностната обработка чрез вакуумно отлагане с метали прави възможно подобряването положителни характеристикипродукти от различни материали. метални частиса защитени от корозия, провеждат по-добре електричеството, стават по-естетически приятни. Метализацията на пластмасови изделия ви позволява да получите висококачествени и красиви части от по-леки и евтини материали. Това е особено вярно за автомобилната индустрия, тъй като метализацията на пластмасовите компоненти може значително да намали теглото на автомобилите. Метализиран козинапридава на коженото палто изключителност, оригиналност и е новата тенденция на сезона.

Във фирма "Алфа-К" можете да поръчате вакуумно метално пръскане за продукти от различни материали, включително кожа.

Методи

Същността на технологията се крие във факта, че при условия на вакуум най-малките метални частици се прехвърлят върху работната повърхност на детайла с помощта на специално оборудване. По време на образуването на покрития оригиналният метал се изпарява, кондензира, абсорбира и кристализира в газообразна среда, създавайки стабилно покритие. В зависимост от вида на детайла, свойствата на металния филм и избрания режим на нанасяне се получават голямо разнообразие от ефекти. Може да се пръска почти всеки метал: алуминий, никел, хром, мед, бронз, злато, титан и др. Като се имат предвид специфичните свойства и характеристики, всеки метал изисква различни режимии техника. Например, поради ниската устойчивост на износване, специална технология изисква вакуумно отлагане на алуминий. Ето защо в нашата компания работят само висококвалифицирани и опитни специалисти. Метализацията се извършва по различни начини.

Вакуумна плазма

В такива системи при определено налягане на газа се създава метализирано покритие чрез силно нагряване на източник на метал, в резултат на което той се изпарява и частиците се утаяват върху детайла. Камерата може да бъде метална, стъклена, задължително със система за водно охлаждане. За нагряване на пръскания елемент се използват следните изпарители:

  • тел или лента волфрамов или молибденов изпарител с директно нагряване;
  • електронно-радиални, създаващи нагряване с помощта на електрическо бомбардиране.

В съответствие с изходния метал или сплав, която трябва да се напръска върху детайла, температурата на нагряване в топлообменника е зададена, тя може да достигне 20 хиляди ° C. Ако металът за пръскане не е много добра адхезияс материала на детайла първо се нанася първичен слой метал с по-високи адхезивни свойства.

Йон-вакуум

Основното предимство на този метод е липсата на необходимост от много силно загряване на изпарителя. Металът се разпръсква под въздействието на бомбардиране с отрицателно заредени газови йони. Създаването на такава среда е възможно благодарение на специални разряди вътре в работната камера. За да направите това, оборудването използва магнитна система с охлаждане. Светещ разряд за разпръскване на пръскания елемент се създава между 2 електрода чрез прилагане на високо напрежение до 4 kV. В работната камера се създава газообразна среда с налягане до 0,6 Pascal. По подобен принцип се извършва и вакуумно йонно-плазмено пръскане на специализирано оборудване.

Повърхности, подходящи за пръскане

Всички елементи, които могат да издържат на нагряване до 80 ° C и излагане на специализирани лакове. Предимството на технологията е, че за да се придаде на продуктите ефект на медни покрития, огледално хромиране, позлата, никелиране, не е необходимо предварително полиране на повърхностите. По-често части, изработени от пластмаса, стъкло, метални сплави, различни полимерни и керамични продукти. По-рядко, но все пак технологията се използва за по-меки материали като дърво, текстил и козина.

Обработката на метални заготовки и продукти от метални сплави не изисква използването на допълнителни консумативи поради добрата съвместимост на основата и покритията. Докато полимерите трябва първо да бъдат грундирани със защитни и адхезивни съединения. За предотвратяване на деформация на полимерните заготовки и намаляване на напрежението в работната среда по време на вакуумна метализация се използват специални модифициращи компоненти и режими на дифузия на материала.

Етапи на метализация

Технологичният процес на вакуумно отлагане на метал върху различни продуктивключва няколко последователни стъпки:

  • Подготовка на детайли. Важно е детайлът да има максимум проста форма, без труднодостъпни места за утаяване на кондензат.
  • Прилагане на защита. На полимерни основисъдържащи пълнители с ниско молекулно тегло, е необходимо да се нанесе антидифузионно покритие.
  • Изсушаване. В продължение на 3 часа частите се сушат при 80 градуса по Целзий, което ви позволява да премахнете абсорбираната влага.
  • Обезмасляване. Във вакуумна камера детайлът се обезмаслява с помощта на тлеещ разряд. Това е особено добре за структурата на полимерите.
  • обработка на активиране. Методът на обработка се избира в зависимост от материала на продукта, необходимо е да се увеличи адхезията на повърхността преди метализация.
  • Пръскане на метал. Чрез кондензация върху детайла се създава метализиран слой.
  • Контрол на качеството на покритието. Декоративните части се проверяват за равномерност на пръскане и неговата здравина. Техническите продукти се тестват допълнително с тиксо, ултразвукови вибрации, триене и др.


Инсталациите за метализация са доста сложно и скъпо оборудване, което консумира много електроенергия. За да се създаде сложен технологичен цикъл, е необходима доста просторна стая, тъй като трябва да се поставят няколко многофункционални устройства. Основните компоненти на вакуумната система:

  • Захранване и управляващ блок във връзка с източник на кондензирани метали.
  • Газоразпределителна система, която създава вакуумно пространство и регулира газовите потоци.
  • Работна камера за вакуумна метализация.
  • Блок за термичен контрол, контрол на дебелината и скоростта на нанасяне, свойства на покритията.
  • Транспортната единица е отговорна за промяната на позицията на детайлите, тяхното подаване и извеждане от камерата.
  • Устройства за блокиране на възли, газови филтри, амортисьори и друго спомагателно оборудване.

Магнетронното и йонно-плазменото вакуумно оборудване може да бъде с различни размери, от малки, с камери от няколко литра до много големи, с обем на камерата от няколко кубични метра.

Алфа-К разполага с достатъчен производствен капацитет и подходящо оборудване за осигуряване на различни методи за вакуумно отлагане. Можем да поръчаме йонно-плазмено покритие на продукти от всякакви материали с метали като титан, мед, алуминий, месинг, хром, различни сплави и др. високо качестворабота и разумни цени.

навигация:

Следват последващи периоди на вакуумно отлагане:

  • Създаване на газове (пари) от елементите, които образуват покритието;
  • Пренос на пара до субстрата;
  • Кондензация на пари в основата и развитие на отлагания;
  • Групата методи за вакуумно отлагане включва следното технологични процеси, и освен реактивни видове на тези действия.

Методи за термично пръскане:

  • Изпаряване чрез електрически лъч;
  • Изпаряване с лазерен лъч.

Вакуумно дъгово изпаряване:

  • Суровият материал се изпарява в катодното петно ​​на галваничната дъга;
  • Моларна лъчева епитаксия.

йонно разсейване:

  • Изходната суровина се напръсква чрез бомбардиране с хетерополярен поток и действа върху субстрата.

Магнетронно разпрашване:

  • Пръскане с хетерополярна помощ;
  • йонна имплантация;
  • Фокусиран йонен лъч.

Вакуумно покритие

Приложение

Вакуумното покритие се използва за оформяне на елементи, устройства и оборудване на многофункционални покрития в равнината - проводими, изолационни, абразивно устойчиви, устойчиви на корозия, устойчиви на ерозия, антифрикционни, противозалепващи, бариерни и др. Процедурата се използва за Приложи декоративни покрития, например при производството на позлатени часовници и рамки за очила. Единственото от ключовите действия на микроелектрониката, където се използва за нанасяне на проводими обвивки (метализация). Вакуумното покритие се използва за получаване на оптични покрития: антирефлексни, отразяващи, филтриращи.

Цели с различни вещества, метали (титан, алуминий, волфрам, молибден, желязо, никел, мед, графит, хром), техните сплави и синтези (Si02, Ti02, Al203). В научната и техническата сфера може да се добави електрохимично динамичен метан, например ацетилен (за целите на покрития, които включват въглерод), азот, въздух. Химическата реакция в равнината на субстрата се активира чрез нагряване или чрез йонизация и дисоциация на газа от една или друга конфигурация на газовата серия.

С подкрепата на методи за вакуумно отлагане се получават отлагания с дебелина от няколко ангстрьома до няколко микрона, като правило след отлагането самолетът не изисква допълнителна обработка.

Методи за вакуумно отлагане

Вакуумно покритие - прехвърлянето на елементите на разпръсквания материал от източника (зоната на неговото прехвърляне в газовата фаза) към равнината на детайла се извършва по праволинейни траектории при вакуум от 10-3 Pa и по-долу (вакуум изпаряване) и чрез дифузен и конвективен пренос в плазмата при налягания от 1 Pa (катодно разсейване) и 10-1-10-3 Pa (магнетронно и йонно-плазмено разсейване). Съдбата на някое от зърната на напръскания елемент при удар с повърхността на детайла зависи от неговата енергия, температурата на равнината и химическия афинитет на веществата и компонентите на черупката. Атомите или молекулите, които са достигнали равнината, имат всички шансове или да бъдат отразени от нея, или да бъдат адсорбирани и по-късно определен периодвреме, оставят го (десорбция) или адсорбират и образуват поликондензат в равнината (уплътняване). При най-високите енергии на зърната, висока температураравнинен и нисък химически афинитет, част от него се показва от повърхността. Температурата на равнината на детайла, над която всички частици се отразяват от нея и черупката не се образува, се нарича опасна температура на вакуумно отлагане, нейната роля зависи от естеството на веществата на черупката и равнината на детайла и за състоянието на самолета. При много малки струи от изпаряващи се частици, включително в случаите, когато тези частици са адсорбирани в равнината, но рядко се сблъскват с други подобни частици, те се десорбират и не могат да образуват първични частици; черупката не расте. Опасната честота на струята от изпарителни елементи за пренесената плоска температура е минималната плътност, при която частиците кондензират и образуват филм.

Метод на вакуумно отлагане

Вакуумно плазмено пръскане

Съгласно този метод в резултат на нагряване, изпаряване и отлагане на елемента върху субстрата в изолирана камера при понижено налягане на газа в нея излизат тънки обвивки с дебелина 0,02-0,11 μm. В камерата с помощта на вакуумна помпа се образува максимално влияние на остатъчни газове приблизително 1,2x10-3 Pa.

Работната камера включва метален или стъклена капачкас концепцията за външно водно охлаждане. Камерата е разположена в основната плоча и образува вакуумно херметично съединение с нея. Адхеентът, в който се извършва пръскането, е фиксиран върху държача. До основата е разположен електрически нагревател, който загрява основата до 2500-4500 °C, за да подобри адхезията на пръсканата обвивка. Топлообменникът съдържа нагревателя и ресурса на пръскания елемент. Счупващият затвор затваря парния поток от изпарителя към основата. Покритието издържа във времето, когато клапата не е затворена.

За нагряване на пръскания елемент се използват основно 2 вида изпарители:

  • Изпарител с права тел или лента, изработен от волфрам или молибден;
  • Електронно-радиални изпарители с нагряване на изпарения елемент чрез електрическо бомбардиране.

Разрушителното изпаряване се използва за отлагане на филми от многокомпонентни вещества. С това топлообменникът се нагрява до 20 000 ° C и се поръсва с прах от смес от изпаряващи се вещества. По подобен начин е възможно да се придобият композитни покрития.

Някои известни материали за покритие (напр. злато) имат слаба адхезия към силиций и други полупроводникови материали. При лоша адхезия на изпарената субстанция към основата, изпаряването се полага на 2 слоя. Първо, слой от сплав с отлична адхезия към полупроводниковия субстрат, като Ni, Cr или Ti, се нанася върху субстрата. След това се напръсква основният слой, в който преди това сцеплението с подслоя е било отлично.

Вакуумно плазмено пръскане

Йонно-вакуумно отлагане

Този метод се състои в разпръскване на веществото на отложения елемент, което е под отрицателен потенциал, поради бомбардирането от пасивни газови йони, които се появяват при възбуждането на тлеещия разряд от вътрешността на структурата за вакуумно отлагане.

Материалът на отрицателно заредения електрод се напръсква, преди да бъде ударен от йонизирани пасивни газови атоми. Тези пулверизирани междинни атоми се отлагат върху субстрата. Основното предимство на метода на йонно-вакуумно отлагане е липсата на необходимост от загряване на изпарителя до най-високата температура.

Механизмът на произхода на светещия разряд. Загниващ разряд може да се проследи в камери с ниско налягане на газа между 2 железни електрода, към които се прилага голямо напрежение до 1-4 kV. В този случай отрицателният електрод обикновено е заземен. Катодът е мишена с разпръснато вещество. Въздушното пространство се изпомпва предварително от камерата, след което газът се пуска до налягане от 0,6 Pa.

Тлеещият разряд придоби собствено име поради наличието в мишената (катода) на така нареченото тлеещо сияние. Този блясък се причинява от огромен спад на възможността в тесен слой пространствен заряд близо до катода. Сферата на Фарадей е в непосредствена близост до TC региона тъмно пространство, превръщайки се в положителна колона, която изглежда е независима част от разряда, която по никакъв начин не е подходяща от други слоеве на разряда.

Освен това близо до анода има лек слой пространствен заряд, наречен аноден слой. Останалата част от междуелектродния интервал се улавя от квазинеутралната плазма. По този начин в камерата може да се проследи растерен блясък с редуващи се тъмни и ясни ивици.

За преминаване на ток между електродите е необходима стабилна емисия на електрони от катода. Това излъчване може да бъде провокирано под принуда чрез нагряване на катода или облъчването му с ултравиолетова светлина. Този вид изхвърляне изглежда не се самоподдържа.

Йонно-плазмено пръскане

Вакуумно покритие на алуминий

В някои случаи, особено при пръскане на пластмаса, се използва алуминиево покритие, а този метал е доста лек материал и изобщо не е устойчив на износване, в този случай са необходими някои специални научни и технически методи. Потребителят трябва да разбере, че е най-добре да се предпазят такива компоненти от запушване веднага след щамповането, а освен това е вредно да се използват различни смазочни прахове и прахове във форми.

Вакуумно покритие на алуминий

Вакуумно отлагане на метали

Металите, които се изпаряват при температура под точката им на топене, могат да бъдат нагрети чрез директно преминаване на ток, среброто и златото се изпаряват в совалки от тантал или волфрам. Покритието трябва да бъде направено в камера под налягане< 10-4 мм рт.ст.

Вакуумно отлагане на метали

За възникване на независим светещ разряд е необходимо да се провокира излъчването на електрони от катода чрез прилагане на най-високото напрежение от 2-4 kW между електродите. Ако входното напрежение надвишава възможностите за йонизация на газа в камерата (обикновено Ar), в този случай, в резултат на сблъсъци на електрони с молекули Ar, метанът се йонизира с образуването на положително заредени Ar+ йони. В резултат на това в зоната на катодното черно пространство се появява ограничен пространствен разряд и следователно мощно галванично поле.

Йоните Ar+, придобивайки енергия в тази област, избиват атомите на катодния материал, като в същото време инициират излъчването на вторични електрони от катода. Именно това излъчване задържа независимия светещ разряд. Междинните атоми от материала на катода достигат до субстрата и се отлагат върху неговата равнина.

Вакуумно йонно-плазмено пръскане

Вакуумно пръскащо устройство UVN

Конструкцията е оборудвана с важен комплекс от прогресивни устройства и инструменти, които осигуряват нанасяне на покрития от метали от техния синтез и PC сплави с утвърдени свойства, отлична адхезия и най-висока равномерност върху част от площта.

Набор от инструменти и устройства, които са включени в структурата на блока:

  • полуавтоматичен (механичен) блок за управление на вакуумната система;
  • концепция за магнетронно разпрашване при стабилен ток (от 1 до 4 магнетрона);
  • концепция за отопление (с контрол и поддържане на зададената температура);
  • концепцията за пречистване на пръсканите продукти в зоната на светещия разряд;
  • концепцията за преместване на продукти във вакуумна среда (обикновена или планетарна въртележка);
  • цифров вакуумномер;
  • концепцията за контролиране на противодействието на растящите филми;
  • магнетронно инверторно захранване (мощност до 9 kW).

Инсталация за вакуумно покритие



Секции