Вакуумна метализация - описание на технологията, устройство и прегледи. Вакуумно покритие

За промяна на основните свойства на метал, пластмаса, керамика или други материали може да се извърши процес на метализация. Вакуумното покритие е един от най-разпространените методи за отлагане на метал, поради което се образува защитна повърхност с определени свойства, които са необичайни за субстрата. Нека разгледаме характеристиките на технологията за вакуумна метализация по-подробно.

Технологичен процес на вакуумна метализация

Разглежданият метод за обработка на части се използва от дълго време. Вакуумната метализация е процес, който се основава на изпаряване и отлагане на материален кондензат върху субстрат. Сред характеристиките на този процес трябва да се отбележат следните точки:

1. Универсалността и високата ефективност на метода определят широкото му разпространение. В бъдеще се очаква по-широко използване на процеса на метализация на полимерни и други материали. Развитието на разглеждания метод на обработка е свързано с усъвършенстване на използваното оборудване. Така съвременните вакуумни машини ви позволяват да автоматизирате процедурата за метализиране на детайлите, да подобрите качеството на получените повърхности и да намалите цената на получените продукти. Единствената пречка за развитието на тази индустрия е високата цена на съвременното оборудване и трудностите, които възникват при неговото инсталиране, използване и поддръжка.
2. Технологичният процес на вакуумна метализация е доста сложен, резултатът отразява състоянието на всеки етап. Когато материалът, който трябва да стане бъдещото покритие, се нагрява, той претърпява голям брой промени. Пример е, че покритието първоначално се изпарява, след това настъпва адсорбция, след което настъпва кондензация и кристализация за фиксиране на слоя върху повърхността.
3. Качеството на получения резултат се влияе от достатъчно голям брой фактори, сред които отбелязваме физикохимичните качества на субстрата, условията на метализация, които могат да се поддържат.
4. Образуването на отложено покритие по време на метализация протича на два основни етапа: пренос на енергия и маса от източника към повърхността и тяхното разпределение върху целия субстрат.

Инсталация за вакуумна метализация

Технологията за вакуумно покритие е подходяща за обработка на голямо разнообразие от части. Пример са пластмасови или пластмасови ролкови материали.

Типичната технология се състои от няколко основни етапа:

1. Подготовка на частта за текущия процес. Сред изискванията, които се прилагат към детайла, е възможно да се отбележи липсата на остри ръбове и скрити зони от директното навлизане на кондензат. Вакуумното покритие на пластмаси или други материали е възможно само ако формата на детайла не е сложна.
2. Обезмасляване и сушене. Някои материали могат да съдържат голямо количество адсорбирана влага, като полимери. Сушенето се извършва при температура около 80 градуса по Целзий, времето на задържане е 3 часа. Обезмасляването вече се извършва във вакуумна камера в подготвителната фаза. Технологията за обезмасляване осигурява развиване на ролката и излагане на тлеещ разряд. Както показват резултатите от проведените проучвания, отгряването на етапа на подготовка на полимера влияе благоприятно върху структурата на разглеждания материал, тъй като индексът на вътрешно напрежение е значително намален. Вакуумното ролково покритие трябва да се извършва с изключение на възможността за набръчкване на етапа на подготовка на детайла, тъй като те могат да се нарекат дефекти.
3. Етап на активиране на повърхностна обработка. Вакуумната метализация на пластмаса и други материали включва повърхностно активиране. В този случай могат да се използват различни методи за активиране, чийто избор зависи от качествата на самия материал. Този процес е предназначен да увеличи индекса на сцепление на повърхността.
4. Нанасяне на вещество върху повърхност. В повечето случаи вакуумното покритие на алуминий или друга сплав се извършва по метода на резистивно изпаряване, подложен на влиянието на температурата. Технологията за изпаряване на волфрам се използва много по-рядко, тъй като включва нагряване на средата до ниска температура, в резултат на което изпарителят се разрушава в най-кратки срокове.
5. Последният етап се отнася до контрола на качеството на метализацията. Ако нанесеният слой е декоративен, тогава в повечето случаи контролът на качеството се състои в записване на оптични свойства. Освен това се обръща внимание на равномерността на пръскане, здравината на връзката на повърхностния слой и структурата.

Резултат от вакуумна метализация

Технологията на вакуумна метализация на пластмаси и други материали е сложна, за да се получи висококачествена повърхност, трябва да се спазват всички условия на обработка.

Обхват на вакуумната метализация

Когато разглеждаме обхвата на тази технология, отбелязваме, че тя може да се използва за покриване на следните материали:

1. пластмасов;
2. алуминий;
3. различни полимери;
4. стъклена чаша;
5. керамика;
6. метали.

Най-разпространена е метализацията на пластмасови изделия. Това се дължи на факта, че по този начин продукт, изработен от евтина пластмаса, придобива по-привлекателен външен вид.

Ако трябва да спестите от производството, но в същото време да осигурите високи декоративни качества, се пръскат алуминий или други метали.

Пример за това е производството на автомобилни части, които се използват в интериорната декорация. Китайските и японските автомобилни производители отдавна са започнали да използват въпросната технология, за да намалят цената на своите автомобили. В същото време използването на вакуумна метализация се извършва не само за декоративни цели, поради по-високата якост на повърхностния слой, частите издържат по-дълго, степента на триене намалява. Метализацията обаче не подобрява здравината на целия полимерен продукт.

Тази технология се използва и при производството на различни неща, използвани в ежедневието, евтини бижута. Широкото разпространение се дължи на факта, че повърхностният слой не се износва при дълъг период на работа. Използваните по-рано технологии за пръскане не осигуряват създаване на висока адхезия между основата и декоративното покритие.

Предимства на вакуумното покритие

Тази технология има доста голям брой предимства:

1. Възможност за автоматизиране на процеса. Както беше отбелязано по-горе, инсталираното оборудване позволява да се автоматизира разглежданият процес възможно най-много, като по този начин се намалява вероятността от дефекти поради човешка грешка.
2. Получената повърхност ще бъде равномерна, което осигурява атрактивен външен вид и висока производителност на детайла. По правило след метализация повърхността на полимерите наподобява полиран метал.
3. Ако се спазва технологията на пръскане, повърхностният слой може да продължи много години. Етапът на контрол на качеството дава възможност да се елиминира възможността за отчупване на повърхностния напръскан слой или бързото му изтриване.
4. По този начин е възможно да се придадат на продукта различни качества: устойчивост на корозия, електрическа проводимост, намаляване на степента на триене, увеличаване на твърдостта на повърхността. В повечето случаи вакуумната метализация се използва за декориране на части.
5. Основните експлоатационни свойства на субстрата остават практически непроменени. По време на етапа на сушене материалът се нагрява до температура, която няма да доведе до преструктуриране на структурата му.
6. Технологията може да се приложи на последния етап от производството на детайла. При правилното изпълнение на всички етапи не е необходимо да се прецизират детайлите.

Ако вземем предвид недостатъците, тогава трябва да се отбележи сложността на процеса на преход на разпръсканото вещество от едно състояние в друго. Възможно е да се осигурят необходимите условия само при инсталиране на специално оборудване. Следователно е практически невъзможно да се извърши вакуумна метализация с високо качество на повърхността със собствените си ръце.

В заключение отбелязваме, че дори малка дебелина на металния слой върху полимерното покритие може да придаде метален блясък и електрическа проводимост на полимерите и да предпази структурата от излагане на слънчева светлина и атмосферно стареене. В този случай създаденият слой може да има дебелина само от няколко части от милиметъра, поради което теглото на продукта остава практически непроменено. В допълнение, вакуумната метализация ви позволява да получите напълно уникален материал, който ще има гъвкавост и лекота, както и свойства, които са присъщи на металите.

Вакуумното пръскане е пренасяне на вещество (негови частици), което се разпръсква върху твърда повърхност. Извършва се по метода на конвективно движение с налягане около 1 Ра. По време на разпрашването всяка частица се държи напълно различно. Някои са в състояние да се отразяват от напръсканата повърхност, други - да се адаптират, но след известно време напълно напускат повърхността. И само малка част може да се вкорени в тялото на опрашваното вещество, така че инсталацията за вакуумно отлагане е доста сложно оборудване. Ако използвате висока енергия заедно с висока температура, но в същото време имате малък химически афинитет на материала, тогава повечето от частиците ще бъдат отразени от повърхността.

Характеристики на устройството за вакуумно отлагане

Температурата, над която се отразява целият обем на частиците на отлагането, както и на частиците, които не са в състояние да взаимодействат с веществото, се нарича критична температурна точка на вакуумно отлагане. Необходимо е внимателно да се следи по време на пръскането, така че температурната маркировка да не достигне максималната неприемлива стойност.

Тази стойност напълно зависи от произхода на материала, характеристиките на работната повърхност, нейното състояние. Следователно, за да може да се използва най-високата стойност на температурата, когато се извършва инсталацията за вакуумно отлагане, е необходимо добро състояние на работната равнина, тогава филмът от веществото ще бъде направен професионално и достатъчно здраво.

Използването на филми във вакуумно отлагане

Съществува и концепцията за критична плътност на налягането. Плътността на критичното налягане е минималната стойност на плътност, при която филмът се адсорбира и става неспособен да приеме частици от разпрашване. Основната задача на пръскането е да не се достига такава плътност, при която веществото, върху което се нанасят опрашените частици, не ги приема поради лошите си технически свойства.

Филмите се разделят според структурата им според качеството на отлагане, технически характеристики и произход на материала. Филмите са:

аморфен;
- монокристален;
- поликристална.

Аморфни - това са филми, които имат стъклено покритие. Монокристалните филми имат по-твърда повърхност и са практически полупроводници по своите функции. Поликристалните филми включват сплави, метали и Si. Когато има инсталация за вакуумно отлагане, се използват главно монокристални филми, тъй като те имат най-добрите технически характеристики и са в състояние да издържат на доста големи натоварвания по време на работа.

Принципът на действие на инсталациите за вакуумно отлагане

За да се запазят техническите свойства и характеристики на вакуумното отлагане, след процедурата по отлагане се използва отгряване (без да се нарушава вакуума) при излагане на висока температура, тъй като такава процедура спомага доста добре за запазване на полезните свойства на материалите за отлагане. Температурата на това отгряване е няколко пъти по-висока от температурата, при която се извършва вакуумно отлагане.

Когато се извършва инсталация за вакуумно отлагане, експертите се опитват да създадат повърхностна структура от един или повече материали, които могат да я направят много по-добра и по-ефективна. При вакуумно отлагане, в зависимост от начина на нанасяне на филма, се използват методи на периодично, полунепрекъснато и непрекъснато излагане. Най-удобният и ефективен е непрекъснатият метод на експозиция.

Системите за вакуумно покритие включват много функции. Първо се създава вакуум, след това филмовият материал се напръсква и изпарява, частите се транспортират, захранва се и се контролира режимът на вакуумно отлагане, както и режимът на свойствата на филма.

Устройство за вакуумно разпръскване

По правило цялото оборудване от този тип има подобен дизайн, състоящ се от редица елементи. Основното работно тяло може да се нарече хоризонтална камера, в която се извършва отлагането, благодарение на поставеното в него технологично устройство. Газоразпределителните и помпените системи са проектирани да осигуряват необходимия вакуум. Важни работни единици на оборудването включват, наред с други неща, източници, които осигуряват изпаряване или разпръскване на обработените материали.

Всяко устройство за вакуумно отлагане има система за захранване и блокиране на работните елементи, отговорни за включване / изключване на оборудването. Захранващият шкаф е разположен далеч от оборудването. Необходимата скорост на пръскане върху филми, тяхната дебелина, температурата на частите и работната температура и други показатели се регулират от предварително инсталирана система за наблюдение и контрол. Всички сензори, свързани с тази система, са свързани помежду си от един микропроцесор.

Инсталациите са оборудвани и със специални транспортни елементи, с помощта на които се доставят части до или от камерата. Различни спомагателни устройства на инсталациите за вакуумно отлагане, включително екрани, манипулатори, амортисьори, монтирани вътре в работната камера, устройства за пречистване на газ и други елементи също са неразделна част от оборудването. Обработените материали са разположени върху субстрати, които се въртят около барабан върху специални държачи. По време на един оборот на барабана всеки субстрат преминава през зоната на изпаряване от различни страни.

Повърхностната обработка чрез вакуумно отлагане с метали дава възможност за подобряване на положителните характеристики на продуктите от различни материали. Металните части са защитени от корозия, провеждат по-добре електричеството и 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 режими и техники. 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, който ще се напръска, няма много добра адхезия към 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 от пластмаса, стъкло, метални сплави, различни полимерни и керамични продукти се покриват чрез вакуумна метализация. 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 продукти включва няколко последователни етапа:

• Подготовка на детайли. Важно е детайлът да има възможно най-простата форма, без труднодостъпни места за утаяване на кондензат.
• Прилагане на защита. Необходимо е да се нанесе антидифузионно покритие върху полимерни основи, съдържащи пълнители с ниско молекулно тегло.
• 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.
• Блокиращи устройства, 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. Гарантираме високо качество на работа и лоялни цени.

  Вакуумното отлагане се основава на създаването на насочен поток от частици (атоми, молекули, клъстери) от нанесения материал върху повърхността на продуктите и тяхната кондензация.
Процесът включва няколко етапа: преход на разпръсканото вещество или материал от кондензирана фаза към газова фаза, прехвърляне на молекули газова фаза към повърхността на продукта, тяхното кондензиране на повърхността, образуване и растеж на ядра и образуването на филм.
  Вакуумно покритие- пренасянето на частици от разпръсканото вещество от източника (мястото на прехвърлянето му в газовата фаза) към повърхността на детайла се извършва по праволинейни траектории при вакуум от 10 -2 Pa и по-долу (вакуумно изпарение) и чрез дифузия и конвективен трансфер в плазма при налягания от 1 Pa (катодно разпрашване) и 10 -1 -10 -2 Pa (магнетронно и йонно-плазмено разпрашване). Съдбата на всяка от частиците на разпръсканото вещество при удар с повърхността на детайла зависи от неговата енергия, температурата на повърхността и химическия афинитет на материалите на филма и детайла. Атомите или молекулите, които са достигнали повърхността, могат или да се отразят от нея, или да се адсорбират и да я напуснат след известно време (десорбция), или да се адсорбират и образуват кондензат на повърхността (кондензация). При висока енергия на частиците, висока повърхностна температура и нисък химически афинитет, частицата се отразява от повърхността.
  Температурата на повърхността на детайла, над която всички частици се отразяват от нея и филмът не се образува, се нарича критична температура на вакуумно отлагане; стойността му зависи от естеството на филмовите материали и повърхността на детайла, както и от състоянието на повърхността. При много ниски потоци от изпаряващи се частици, дори ако тези частици са адсорбирани на повърхността, но рядко се срещат с други подобни частици, те се десорбират и не могат да образуват ядра; филмът не расте. Критичната плътност на потока на изпарените частици за дадена повърхностна температура е най-ниската плътност, при която частиците кондензират и образуват филм.
  Структурата на отложените филми зависи от свойствата на материала, състоянието и температурата на повърхността и скоростта на отлагане. Филмите могат да бъдат аморфни (стъклени, напр. оксиди, Si), поликристални (метали, сплави, Si) или монокристални (напр. полупроводникови филми, получени чрез молекулярно-лъчева епитаксия). За да се рационализира структурата и да се намалят вътрешните механични напрежения на филмите, да се увеличи стабилността на техните свойства и да се подобри адхезията към повърхността на продуктите непосредствено след отлагането, без да се нарушава вакуума, филмите се отгряват при температури, малко по-високи от температурата на повърхността по време на отлагането . Често чрез вакуумно отлагане се създават многослойни филмови структури от различни материали.
  Вакуумно пръсканеизползва се в планарна технология на полупроводникови микросхеми, в производството на тънкослойни хибридни схеми, продукти на пиезотехниката, акустоелектрониката и др. (отлагане на проводими, диелектрични, защитни слоеве, маски и др.), в оптиката (отлагане на антирефлекс, отразяващ , и други покрития), ограничено - при метализиране на повърхността на пластмасови и стъклени изделия, тониране на автомобилни стъкла. Чрез вакуумно отлагане се нанасят метали (Al, Au, Cu, Cr, Ni, V, Ti и др.), сплави (например NiCr, CrNiSi), химични съединения (силициди, оксиди, бориди, карбиди и др.).

 
Ориз. P2.1.

  За вакуумно отлагане се използва технологично оборудване с периодично, полунепрекъснато и непрекъснато действие. Инсталациите с периодично действие извършват един цикъл на отлагане на филм с определен брой заредени продукти. Непрекъснатите инсталации се използват в серийно и масово производство. Те са два вида: многокамерни и многопозиционни еднокамерни. Първите се състоят от последователно подредени модули за отлагане, във всеки от които се извършва отлагането на филми от определени материали или тяхната термична обработка и контрол. Модулите са свързани помежду си чрез заключващи камери и транспортно транспортно устройство. Многопозиционните еднокамерни инсталации съдържат няколко разпрашителни стълба (разположени в една вакуумна камера), свързани с транспортно устройство от конвейер или ротационен тип. Основните компоненти и системи на инсталациите за вакуумно отлагане са независими устройства, които изпълняват определените функции:
  създаване на вакуум;
  изпаряване или пръскане на филмов материал;
  Транспортиране и отлагане на покритие;
  Контрол на режимите на вакуумно отлагане и свойствата на филма;
  захранване.

  Инсталации за вакуумно покритие

  DV-502B серия вакуумно резистивно разпръскващо устройство (фиг. A2.2.) (този модул е ​​настолен)

Ориз. P2.2.

 Инсталация VATT1600-4DK (фиг. P2.4.) е предназначена за нанасяне на комбинирано покритие, което може да се състои от метален слой, слой от това метално съединение (оксид, нитрид, карбид) и слой от SiOx.

Ориз. P2.3.

  Използвайки различни титанови съединения, е възможно да се получат различни нюанси на злато, синьо, зелено, черно и някои други цветове (фиг. A2.4.). Покритията могат да се нанасят върху листове от неръждаема стомана с всякаква повърхност: огледална, четка, декоративна текстура или обикновен мат. Размерите на вакуумната единица позволяват пръскане на листове с размери 1500x3000 mm. Листовете след пръскане могат да бъдат покрити със самозалепващ се защитен филм. Цената на пръскането - от 700 рубли / кв.м.

 

Ориз. P2.4.Използването на вакуумно отлагане.

Неръждаема стомана:

  Подложката от неръждаема стомана се използва за вакуумно отлагане с титанов нитрид.
  елегантност и изящество в декорацията;
  Устойчивост на корозия, устойчивост на атмосферни влияния;
  Съответствие с най-строгите хигиенни изисквания;
  лекота на грижи и издръжливост;
  топлоустойчивост и пожарна безопасност;
  · отлична комбинация с други довършителни материали (стъкло, пластмаса, дърво, камък).

Спецификации:

  Материал на основата - неръждаема стомана, 08X18H10 (AISI 304);
  Дебелина на основата 0,5 мм - 1,5 мм;
  Покритие от титанов нитрид, дебелина 0,2-6 микрона;
  Цвят на покритието - различни нюанси на злато;
  Разсейване на светлината - от огледално към матово;
  · Механични свойства - позволява многократно огъване и студено щамповане;
 · Устойчивост на атмосферни влияния - не по-малко от 50 години.

Метод за получаване на материал

  Покритие върху неръждаема стомана TIN, TiO2 и TiON, получено чрез йонно-плазмено разпръскване във вакуумна камера.
  Листовете от неръждаема стомана след предварителна обработка, която осигурява висока отразяваща способност на покритието, се поставят в херметична вакуумна камера. По време на процеса на пръскане в камерата се създава дълбок вакуум, който осигурява желания цвят и издръжливост на покритията.
 По време на йонно-плазмено пръскане високоенергийните плазмени йони избиват титанови атоми от повърхността на титанов лист, които от своя страна, преминавайки през силно разреден облак от азот или кислород, се окисляват и проникват в материала на субстрата.
  Този процес осигурява добра адхезия и декоративни свойства на покритието.
  Технологиите за вакуумно отлагане са изключително енергоемки и се превръщат в нишов продукт в много страни. Много компании заменят вакуумното отлагане с по-продуктивно и по-евтино атмосферно плазмено отлагане.
  Качества и свойства на материала:
  Високата атмосферна и антикорозионна устойчивост на декоративното покритие се потвърждава от сертификат за съответствие GOST № СХ02.1.3,0040 от 18.09.96. и е 50 години в градска атмосфера;
  Може да се постигне всеки цвят, но технологичният процес е отстранен за три основни цвята: имитира цвета на златото - TiN покритие, синьо - TiO2 покритие, имитира цвета на прясна мед - TiON покритие;
  Отразителна способност на покритието - 60-70%;

Области на употреба:

  Покриви на куполи на църкви и покриви на сгради;
  Външна реклама (плочи, триизмерни и плоски букви от неръждаема стомана);
  Декоративно проектиране на сгради и интериори;
  Реставрация на паметници на културата;
 ·Производство на фрагменти от сувенири и аксесоари.
  Вакуумното отлагане се използва за продукти, изработени както от черни метали, така и от други метали, използва се различно отлагане, включително такива за злато, сребро (фиг. P2.5.).

 

Ориз. P2.5.Използването на вакуумно отлагане.

  Материали за покритие:
  TiN- титанов нитрид (златисто-бронзов, повишена устойчивост на износване);
  TiOx1Cx2Nx3- титанов карбонид
  гр- хром (бял);
  TiOx- титанов оксид (син, многоцветен, седеф);
  Нигр- нихром (светло сив);
  ZrN- циркониев нитрид (светло златист);
  също алуминий, мед и др., по желание на клиента.
 Цвят, твърдост и други параметри на покритието могат да варират в широк спектър от материали и нюанси.
  Важни характеристики на микросхемите са скорост, електрически контакти, формат на матрицата и др. За да се увеличи един от най-важните параметри - скоростта - е необходимо да се увеличи проводимостта на електрическите контакти. Най-лесният начин да направите това е чрез вакуумно отлагане на елементи чрез свободни маски. Златото има много добра проводимост, което позволява да се увеличи скоростта на предаване на информацията.

PRAM-памет чип от Intel (фиг. A2.6.)

 Материал: злато (сребро).

 
Ориз. P2.6. Intel PRAM чип

Плъзгани лагери на центробежни помпи (фиг. A2.6.)

  Най-важната характеристика на лагера е неговият експлоатационен живот. За да го увеличат, плъзгащите лагери са разработили специална технология на детонационно пръскане с нанасяне на нанопрахове. В процеса на детонационно пръскане се получават наноструктурирани покрития със съдържание на монокарбид 62%. Тестовете на такива покрития за триене и износване във вода са показали, че те имат намален коефициент на триене, голямо натоварване на натъртване в сравнение с конвенционалното керамично прахово покритие.
  Технологии: вакуумно отлагане
 Индустрия: Електроника и електротехника
 Материал: бързо втвърдени BZMP магнитни прахове от системата Nd-Fe-B.

Ориз. P2.6.плъзгащ лагер

Високоскоростен спрей

  Високоскоростното пламъчно пръскане се счита за най-модерната технология за пръскане. Карбидни покрития, нанесени чрез високоскоростно пръскане, във всички отношения по-добри от поцинкованите покрития, процесът на създаване на който е признат изключително канцерогенен.
  В началото на 80-те години на миналия век се появяват високоскоростни инсталации за разпръскване, по-опростени като дизайн и базирани на класическата схема на LRE, с дебит на газа над 2000 m/s. Плътността на покритието достига 99%. Като материал за полагане се използват прахове от карбиди, метални карбиди, сплави на основата на Ni, Cu и др. Дюза Laval. На фиг. P2.7. представена е схемата на пръскачката на системата VSN.

Ориз. P2.6.Схема на високоскоростна прахова пръскачка:
1 - подаване на прах (аксиален); 2 - доставка на кислород; 3 - подаване на гориво;
4 - подаване на прах (радиално); 5 - багажник.

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;
• Следните технологични процеси принадлежат към групата на методите за вакуумно отлагане, както и реактивните 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 нанесете декоративни покрития, например при производство 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.

Като материали за отлагане са предназначени мишени от 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 се отразят от нея, или да бъдат адсорбирани и след определен период от време да я напуснат (десорбция), или да бъдат адсорбирани и образуват поликондензат в равнината (уплътняване ). С най-високи енергии на зърната, висока температура на равнината и нисък химически афинитет, частта 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 се състои от метален или стъклен аспиратор с 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. В непосредствена близост до TC областта е сфера от тъмно пространство на Фарадей, която се превръща в положителна колона, която изглежда е независима част от разряда, по никакъв начин не 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