Vákuumos fémezés - technológia leírása, készülék és vélemények. Vákuumos bevonat

A fém, műanyag, kerámia vagy egyéb anyagok alapvető tulajdonságainak megváltoztatására fémezési eljárást lehet végrehajtani. A vákuumozás az egyik legelterjedtebb fémleválasztási módszer, melynek köszönhetően bizonyos, az aljzattól szokatlan tulajdonságokkal rendelkező védőfelület jön létre. Tekintsük részletesebben a vákuumos fémezési technológia jellemzőit.

Vákuumos fémezés technológiai folyamata

Az alkatrészek feldolgozásának megfontolt módszerét régóta használják. A vákuum-fémezés egy folyamat, amely az anyagkondenzátum elpárologtatásán és hordozóra történő lerakásán alapul. Ennek a folyamatnak a jellemzői közül a következő pontokat kell megjegyezni:

1. A módszer sokoldalúsága és nagy hatékonysága határozza meg széles körű elterjedését. A jövőben a polimer és egyéb anyagok fémezési eljárásának szélesebb körű alkalmazása várható. A vizsgált feldolgozási módszer fejlesztése az alkalmazott berendezések fejlesztésével jár együtt. Tehát a modern vákuumgépek lehetővé teszik az alkatrészek fémezési eljárásának automatizálását, a kapott felületek minőségének javítását és a kapott termékek költségének csökkentését. Ezen iparág fejlődésének egyetlen akadálya a modern berendezések magas költsége, valamint a telepítés, használat és karbantartás során felmerülő nehézségek.
2. A vákuumos fémezés technológiai folyamata meglehetősen bonyolult, az eredmény az egyes szakaszok állapotát tükrözi. Amikor a jövőbeni bevonattá váló anyagot felmelegítik, nagyszámú változáson megy keresztül. Példa erre, hogy a bevonat kezdetben elpárolog, majd adszorpció következik be, majd kondenzáció és kristályosodás következik be, hogy a réteget a felületen rögzítse.
3. A kapott eredmény minőségét kellően sok tényező befolyásolja, amelyek között megjegyezzük az aljzat fizikai-kémiai tulajdonságait, a fémezés tartható feltételeit.
4. A fémezés során a lerakódott bevonat kialakulása két fő szakaszban történik: az energia és a tömeg átvitele a forrásból a felületre, és ezek eloszlása ​​a teljes hordozón.

Vákuumos fémező üzem

A vákuumozási technológia sokféle alkatrész megmunkálására alkalmas. Ilyen például a műanyag vagy műanyag tekercsanyagok.

A tipikus technológia több fő szakaszból áll:

1. A rész előkészítése a folyamatban lévő folyamathoz. Az alkatrészre vonatkozó követelmények között meg lehet jegyezni, hogy nincsenek éles szélek és rejtett területek a kondenzátum közvetlen behatolása miatt. Műanyagok vagy egyéb anyagok vákuumozása csak akkor lehetséges, ha a munkadarab alakja nem bonyolult.
2. Zsírtalanítás és szárítás. Egyes anyagok, például polimerek, nagy mennyiségű adszorbeált nedvességet tartalmazhatnak. A szárítást körülbelül 80 Celsius fokos hőmérsékleten végezzük, a tartási idő 3 óra. A zsírtalanítást már az előkészítő fázisban vákuumkamrában végzik. A zsírtalanítási technológia biztosítja a tekercs letekercselését és izzókisülésnek kitéve. Amint az elvégzett vizsgálatok eredményei azt mutatják, a polimer-előkészítés szakaszában végzett izzítás kedvezően befolyásolja a vizsgált anyag szerkezetét, mivel a belső feszültség indexe jelentősen csökken. Vákuumos hengerezést kell végezni, kivéve a ráncosodás lehetőségét a munkadarab előkészítésének szakaszában, mivel ezeket hibáknak nevezhetjük.
3. Az aktiváló felületkezelés szakasza. A műanyagok és egyéb anyagok vákuumos fémezése felületaktiválást foglal magában. Ebben az esetben számos aktiválási módszer használható, amelyek kiválasztása magának az anyagnak a minőségétől függ. Ez az eljárás a felület tapadási indexének növelésére szolgál.
4. Anyag felvitele egy felületre. A legtöbb esetben az alumínium vagy más ötvözet vákuumozása rezisztív bepárlási módszerrel történik, a hőmérséklet hatásának függvényében. A wolfram párologtatási technológiát sokkal ritkábban alkalmazzák, mivel a közeg alacsony hőmérsékletre melegítését jelenti, aminek következtében az elpárologtató a lehető legrövidebb időn belül megsemmisül.
5. Az utolsó szakasz a fémezés minőségellenőrzésére vonatkozik. Ha az alkalmazott réteg dekoratív, akkor a legtöbb esetben a minőség-ellenőrzés az optikai tulajdonságok rögzítéséből áll. Emellett figyelmet fordítanak a permetezés egyenletességére, a felületi réteg és a szerkezet kapcsolatának szilárdságára.

Vákuumos fémezés eredménye

A műanyagok és egyéb anyagok vákuumos fémezésének technológiája összetett, a minőségi felület eléréséhez minden feldolgozási körülményt be kell tartani.

Vákuumos fémezés hatálya

A technológia alkalmazási körét figyelembe véve megjegyezzük, hogy a következő anyagok bevonására használható:

1. műanyag;
2. alumínium;
3. különféle polimerek;
4. üveg;
5. kerámia;
6. fémek.

A legelterjedtebb a műanyag termékek fémezése. Ez annak köszönhető, hogy így egy olcsó műanyagból készült termék vonzóbb megjelenést kölcsönöz.

Ha spórolnia kell a gyártáson, de ugyanakkor biztosítania kell a kiváló dekoratív tulajdonságokat, akkor alumíniumot vagy más fémeket permetezzen.

Példa erre a belsőépítészetben használt autóalkatrészek gyártása. A kínai és japán autógyártók már régóta használják a szóban forgó technológiát autóik költségeinek csökkentésére. Ugyanakkor a vákuumos fémezést nem csak dekorációs célokra használják, a felületi réteg nagyobb szilárdsága miatt az alkatrészek tovább tartanak, a súrlódás mértéke csökken. A fémezés azonban nem javítja a teljes polimer termék szilárdságát.

Ezt a technológiát a mindennapi életben használt különféle dolgok, olcsó ékszerek gyártásánál is használják. A széles eloszlás annak köszönhető, hogy a felületi réteg nem kopik el hosszú üzemidő alatt. A korábban alkalmazott permetezési technológiák nem biztosítottak nagy tapadást az aljzat és a dekoratív bevonat között.

A vákuumbevonat előnyei

Ennek a technológiának meglehetősen sok előnye van:

1. A folyamat automatizálásának képessége. Amint azt korábban jeleztük, a telepített berendezés lehetővé teszi a kérdéses folyamat lehető legnagyobb mértékű automatizálását, ezáltal csökkentve az emberi hibából eredő hibák valószínűségét.
2. A kapott felület egyenletes lesz, ami vonzó megjelenést és nagy teljesítményt biztosít az alkatrésznek. A fémezés után általában a polimerek felülete a polírozott fémhez hasonlít.
3. A permetezési technológia betartása esetén a felületi réteg hosszú évekig eltarthat. A minőség-ellenőrzési fokozat lehetővé teszi a felületi permetezett réteg letöredezésének vagy gyors kopásának kiküszöbölését.
4. Ily módon lehetőség van a terméknek többféle minőséget adni: korrózióállóságot, elektromos vezetőképességet, csökkenteni a súrlódás mértékét, növelni a felületi keménységet. A legtöbb esetben vákuumos fémezést alkalmaznak az alkatrészek díszítésére.
5. Az aljzat fő teljesítménytulajdonságai gyakorlatilag változatlanok maradnak. A szárítási szakaszban az anyagot olyan hőmérsékletre hevítik, amely nem vezet szerkezeti átalakuláshoz.
6. A technológia az alkatrészgyártás utolsó szakaszában alkalmazható. Az összes szakasz helyes végrehajtása esetén nem szükséges finomítani a munkadarabokat.

Ha figyelembe vesszük a hátrányokat, akkor meg kell jegyezni a permetezett anyag egyik állapotból a másikba való átmenetének bonyolultságát. A szükséges feltételek biztosítása csak speciális berendezések beszerelésekor lehetséges. Ezért gyakorlatilag lehetetlen saját kezűleg vákuumos fémezést végezni a felület kiváló minőségével.

Összegzésképpen megjegyezzük, hogy a polimer bevonaton lévő fémréteg már kis vastagsága is fémes fényt és elektromos vezetőképességet kölcsönözhet a polimereknek, és megvédheti a szerkezetet a napfénytől és a légköri öregedéstől. Ebben az esetben a létrehozott réteg vastagsága mindössze néhány milliméter töredék lehet, aminek köszönhetően a termék súlya gyakorlatilag változatlan marad. Ezenkívül a vákuumos fémezés lehetővé teszi egy teljesen egyedi anyag előállítását, amely rugalmas és könnyű, valamint a fémekben rejlő tulajdonságokkal rendelkezik.

A vákuumpermetezés egy anyag (részecskék) átvitele, amelyet szilárd felületre permeteznek. Ezt konvektív mozgás módszerével hajtják végre, körülbelül 1 Pa nyomással. A porlasztás során minden részecske teljesen eltérően viselkedik. Egyesek képesek visszaverődni a permetezett felületről, mások alkalmazkodni, de egy idő után teljesen elhagyják a felületet. A beporzott anyagnak pedig csak egy kis része tud gyökeret verni a szervezetben, így a vákuumleválasztó üzem meglehetősen összetett berendezés. Ha magas energiát és magas hőmérsékletet használ, ugyanakkor az anyag kémiai affinitása kicsi, akkor a részecskék nagy része visszaverődik a felületen.

A vákuumleválasztó egység jellemzői

Azt a hőmérsékletet, amely felett a lerakódási részecskék teljes térfogata visszaverődik, valamint azokat a részecskéket, amelyek nem képesek kölcsönhatásba lépni az anyaggal, a vákuumlerakódás kritikus hőmérsékleti pontjának nevezzük. A permetezés során gondosan figyelni kell, hogy a hőmérsékleti jelzés ne érje el a maximális elfogadhatatlan értéket.

Ez az érték teljes mértékben függ az anyag eredetétől, a munkafelület jellemzőitől, állapotától. Ezért ahhoz, hogy a vákuumleválasztásnál a legmagasabb hőmérsékleti értéket lehessen használni, a munkasík jó állapota szükséges, akkor az anyag filmje szakszerűen és kellően szilárdan készül el.

Filmek használata vákuumleválasztó egységben

Létezik a kritikus nyomássűrűség fogalma is. A kritikus nyomássűrűség az a minimális sűrűségérték, amelynél a film adszorbeálódik, és nem képes befogadni a porlasztásos részecskéket. A permetezés fő feladata, hogy ne érjen el olyan sűrűséget, amelynél az anyag, amelyre a beporzott részecskéket kijuttatják, rossz műszaki tulajdonságai miatt ne fogadja el azokat.

A fóliákat szerkezetük szerint felosztják a leválasztás minősége, a műszaki jellemzők és az anyag eredete szerint. A filmek a következők:

amorf;
- monokristályos;
- polikristályos.

Amorf - ezek olyan filmek, amelyek üveges bevonattal rendelkeznek. Az egykristályos fóliák keményebb felülettel rendelkeznek, funkciójukat tekintve gyakorlatilag félvezetők. A polikristályos filmek közé tartoznak az ötvözetek, fémek és Si. Vákuumos leválasztás esetén főként egykristályos fóliákat használnak, mivel ezek rendelkeznek a legjobb műszaki jellemzőkkel, és működés közben képesek ellenállni a meglehetősen nagy terheléseknek.

A vákuumleválasztó üzemek működési elve

A vákuumleválasztás műszaki tulajdonságainak és jellemzőinek megőrzése érdekében a leválasztási eljárást követően (vákuum feltörése nélkül) izzítást alkalmaznak, amikor magas hőmérsékletnek van kitéve, mert ez az eljárás meglehetősen jól segít megőrizni a leválasztható anyagok hasznos tulajdonságait. Ennek az izzításnak a hőmérséklete többszöröse annak a hőmérsékletnek, amelyen a vákuumleválasztás megtörtént.

Amikor egy vákuumleválasztásra kerül sor, a szakértők egy vagy több anyagból olyan felületi struktúrát próbálnak létrehozni, amely sokkal jobbá és hatékonyabbá teheti azt. A vákuumleválasztásnál a film felvitelének módjától függően időszakos, félfolyamatos és folyamatos expozíciós módszereket alkalmaznak. A legkényelmesebb és leghatékonyabb a folyamatos expozíciós módszer.

A vákuumos bevonatrendszerek számos funkciót tartalmaznak. Először vákuumot hoznak létre, majd a fóliaanyagot szórják és elpárologtatják, az alkatrészeket szállítják, áramellátást biztosítanak, és szabályozzák a vákuumleválasztási módot, valamint a film tulajdonságainak módját.

Vákuumos porlasztó készülék

Általában minden ilyen típusú berendezés hasonló kialakítású, számos elemből áll. A fő munkatestet vízszintes kamrának nevezhetjük, amelyben a permetezés történik a benne elhelyezett technológiai eszköznek köszönhetően. A gázelosztó és szivattyúrendszereket úgy tervezték, hogy biztosítsák a szükséges vákuumot. A berendezés fontos munkaegységei többek között a feldolgozott anyagok elpárologtatását vagy permetezését biztosító források.

Bármely vákuumleválasztó egység rendelkezik tápellátási rendszerrel és a berendezés be-/kikapcsolásáért felelős munkaelemek blokkolásával. Az elektromos szekrény a berendezéstől távol helyezkedik el. A fóliákra történő szórás szükséges sebességét, vastagságát, az alkatrészek hőmérsékletét és az üzemi hőmérsékletet, valamint az egyéb mutatókat egy előre telepített felügyeleti és vezérlőrendszer szabályozza. A rendszerhez kapcsolódó összes érzékelő egyetlen mikroprocesszorral van összekötve.

A szerelvények speciális szállítóelemekkel is fel vannak szerelve, amelyek segítségével az alkatrészeket a kamrába vagy onnan szállítják. A berendezés szerves részét képezik a vákuumleválasztó üzemek különféle segédberendezései, ideértve a képernyőket, manipulátorokat, a munkakamrába beépített csappantyúkat, gáztisztító berendezéseket és egyéb elemeket. A feldolgozott anyagok speciális tartókon, egy dob körül forgó aljzatokon helyezkednek el. A dob egy fordulata alatt minden hordozó különböző oldalakon halad át a párolgási zónán.

A fémekkel végzett vákuumleválasztással végzett felületkezelés lehetővé teszi a különböző anyagokból készült termékek pozitív tulajdonságainak javítását. A fém alkatrészek védve vannak a korróziótól, jobban vezetik az elektromosságot, és esztétikusabbá válnak. A műanyag termékek fémezése lehetővé teszi, hogy jó minőségű és szép alkatrészeket kapjon könnyebb és olcsóbb anyagokból. Ez különösen igaz az autóiparra, mert a műanyag alkatrészek fémezése jelentősen csökkentheti az autók tömegét. Egy fémezett szőrme exkluzivitást, eredetiséget kölcsönöz a bundának és a szezon új trendje.

Az "Alfa-K" cégnél vákuumos fémpermetezést rendelhet különféle anyagokból, beleértve a szőrmét is.

Mód

A technológia lényege abban rejlik, hogy vákuumkörülmények között a legkisebb fémszemcséket speciális berendezéssel a munkadarab munkafelületére juttatják. A bevonatok képződése során az eredeti fém elpárolog, kondenzálódik, felszívódik és gáznemű közegben kristályosodik, így stabil bevonat jön létre. A munkadarab típusától, a fémfólia tulajdonságaitól és a kiválasztott leválasztási módtól függően sokféle hatás érhető el. Szinte bármilyen fém permetezhető: alumínium, nikkel, króm, réz, bronz, arany, titán stb. A sajátos tulajdonságokat és jellemzőket figyelembe véve minden fém más-más módot és technikát igényel. Például az alacsony kopásállóság miatt egy speciális technológia megköveteli az alumínium vákuumleválasztását. Éppen ezért cégünkben csak magasan képzett és tapasztalt szakemberek dolgoznak. A fémezést különböző módon hajtják végre.

Vákuumos plazma

Az ilyen rendszerekben bizonyos gáznyomás mellett egy fémforrás erős felmelegítésével fémbevonatot hoznak létre, aminek következtében az elpárolog, és a részecskék a munkadarabon ülepednek. A kamera lehet fém, üveg, szükségszerűen vízhűtő rendszerrel. A permetezett elem melegítéséhez a következő elpárologtatókat használják:

• huzal vagy szalag volfrám vagy molibdén közvetlen fűtésű elpárologtató;
• elektron-radiális, elektromos bombázással melegítést hozva létre.

A forrásfémnek vagy ötvözetnek megfelelően, amelyet az alkatrészre kell permetezni, a hőcserélőben a fűtési hőmérséklet be van állítva, elérheti a 20 ezer ° C-ot. Ha a permetezendő fém nem nagyon tapad a munkadarab anyagához, akkor először egy magasabb tapadó tulajdonságú elsődleges fémréteg kerül felhordásra.

Ion-vákuum

Ennek a módszernek a fő előnye, hogy nincs szükség az elpárologtató nagyon erős felmelegítésére. A fémet negatív töltésű gázionokkal történő bombázás hatására permetezzük. Egy ilyen környezet kialakítása a munkakamrán belüli speciális kisülések miatt lehetséges. Ehhez a berendezés mágneses rendszert használ hűtéssel. A permetezett elem porlasztásához izzító kisülés jön létre 2 elektróda között, akár 4 kV-os nagyfeszültség alkalmazásával. A munkakamrában legfeljebb 0,6 Pascal nyomású gáznemű közeget hoznak létre. Hasonló elv szerint a vákuumion-plazma permetezést is speciális berendezéseken végzik.

Permetezésre alkalmas felületek

Minden olyan elem, amely ellenáll a 80 °C-os hőnek és a speciális lakkoknak. A technológia előnye, hogy ahhoz, hogy a termékek rézbevonatok, tükörkrómozás, aranyozás, nikkelezés hatását adják, nem szükséges a felületek előfényezése. Gyakrabban műanyagból, üvegből, fémötvözetekből, különféle polimer és kerámia termékekből készült alkatrészeket vonnak be vákuumos fémezéssel. Ritkábban, de ennek ellenére a technológiát puhább anyagokhoz, például fához, textíliához és szőrméhez használják.

Az alap és a bevonatok jó kompatibilitása miatt a fémdarabok és fémötvözet termékek feldolgozása nem igényel további fogyóeszközöket. Míg a polimereket először védő- és ragasztóanyagokkal kell alapozni. A polimer nyersdarabok deformációjának megelőzése és a munkakörnyezet feszültségének csökkentése érdekében a vákuumos fémezés során speciális módosító komponenseket és anyagdiffúziós módokat alkalmaznak.

A fémezés szakaszai

A fém vákuumleválasztásának technológiai folyamata különböző termékeken több egymást követő szakaszból áll:

• Részlet előkészítés. Fontos, hogy a munkadarab a lehető legegyszerűbb formájú legyen, ne legyenek nehezen elérhető helyek a kondenzvíz leülepedésére.
• Védelem alkalmazása. A kis molekulatömegű töltőanyagokat tartalmazó polimer alapokra diffúziógátló bevonatot kell felvinni.
• Szárítás. 3 órán keresztül az alkatrészeket 80 Celsius fokon szárítják, ami lehetővé teszi a felszívódott nedvesség eltávolítását.
• Zsírtalanítás. Vákuumkamrában a munkadarabot izzító kisüléssel zsírtalanítják. Ez különösen jó a polimerek szerkezetére.
• aktiválás feldolgozása. A feldolgozási módot a termék anyagától függően választják meg, a fémezés előtt növelni kell a felület tapadását.
• Fémszórás. Kondenzációval fémezett réteg jön létre a munkadarabon.
• A bevonat minőségének ellenőrzése. A dekoratív részeket a permetezés egyenletessége és szilárdsága szempontjából ellenőrzik. A műszaki termékeket emellett ragasztószalaggal, ultrahangos rezgéssel, súrlódással stb.

A fémező üzemek meglehetősen bonyolult és költséges berendezések, amelyek sok áramot fogyasztanak. Egy összetett technológiai ciklus létrehozásához meglehetősen tágas helyiségre van szükség, mivel több többfunkciós eszközt kell elhelyezni. A vákuumrendszer fő elemei:

• Tápellátás és vezérlő egység kondenzált fémforrással együtt.
• Gázelosztó rendszer, amely vákuumteret hoz létre és szabályozza a gázáramlást.
• Munkakamra vákuumos fémezéshez.
• A hőszabályozás blokkja, a lerakódás vastagságának és sebességének szabályozása, bevonatok tulajdonságai.
• A szállítóegység feladata a munkadarabok helyzetének megváltoztatása, betáplálása és a kamrából történő eltávolítása.
• Egységblokkoló eszközök, gázszűrők, csappantyúk és egyéb kiegészítő berendezések.

A magnetron és ion-plazma vákuumberendezések különböző méretűek lehetnek, kicsitől, több literes kamrástól egészen nagy, több köbméteres kamratérfogatig.

Az Alfa-K elegendő gyártási kapacitással és megfelelő berendezéssel rendelkezik a vákuumleválasztás különféle módszereinek biztosításához. Bármilyen anyagú termékek ion-plazma bevonatát megrendelhetjük fémekkel, mint például titán, réz, alumínium, sárgaréz, króm, különféle ötvözetek stb. Garantáljuk a minőségi munkát és a hűséges árakat.

  A vákuumleválasztás azon alapul, hogy a felvitt anyag részecskéiből (atomok, molekulák, klaszterek) irányított áramlást hoznak létre a termékek felületén, és kondenzálják őket.
A folyamat több szakaszból áll: a permetezett anyag vagy anyag átmenete a kondenzált fázisból a gázfázisba, a gázfázisú molekulák átvitele a termék felületére, kondenzációja a felületen, magok kialakulása és növekedése, ill. film kialakulása.
  Vákuumos bevonat- a permetezett anyag részecskéinek a forrásból (gázfázisba való átjutásának helyéről) az alkatrész felületére egyenes vonalú pályák mentén, 10 -2 Pa és az alatti vákuum mellett (vákuumpárologtatás) történik, és plazmában diffúzióval és konvektív transzferrel 1 Pa (katódporlasztás) és 10 -1 -10 -2 Pa (magnetron és ion-plazma porlasztás) nyomáson. A permetezett anyag egyes részecskéinek sorsa az alkatrész felületével való ütközéskor annak energiájától, felületi hőmérsékletétől, valamint a film és az alkatrész anyagainak kémiai affinitásától függ. A felszínre került atomok vagy molekulák vagy visszaverődnek róla, vagy adszorbeálódnak és egy idő után elhagyják (deszorpció), vagy adszorbeálódnak és kondenzátumot képeznek a felületen (kondenzáció). Nagy részecskeenergiák, magas felületi hőmérséklet és alacsony kémiai affinitás esetén a részecske visszaverődik a felületről.
 Az alkatrész felületi hőmérsékletét, amely felett minden részecske visszaverődik róla, és nem képződik film, a vákuumlerakódás kritikus hőmérsékletének nevezzük; értéke a fóliaanyagok jellegétől és az alkatrész felületétől, valamint a felület állapotától függ. A párolgó részecskék nagyon alacsony fluxusánál, még ha ezek a részecskék a felületen adszorbeálódnak is, de ritkán fordulnak elő más hasonló részecskékkel, deszorbeálódnak és nem tudnak magot képezni; film nem nő. Az elpárolgott részecskék kritikus fluxussűrűsége adott felületi hőmérséklethez az a legkisebb sűrűség, amelynél a részecskék lecsapódnak és filmet képeznek.
 A leválasztott filmek szerkezete az anyag tulajdonságaitól, a felület állapotától és hőmérsékletétől, valamint a leválasztás sebességétől függ. A filmek lehetnek amorfok (üvegesek, pl. oxidok, Si), polikristályosak (fémek, ötvözetek, Si), vagy egykristályosak (pl. molekuláris sugár epitaxiával előállított félvezető filmek). A szerkezet ésszerűsítése és a fóliák belső mechanikai feszültségeinek csökkentése, tulajdonságaik stabilitásának növelése és a termékek felületéhez való tapadásának javítása érdekében közvetlenül a felhordás után, a vákuum megtörése nélkül, a filmeket a felületi hőmérsékletnél valamivel magasabb hőmérsékleten lágyítják a leválasztás során. . Vákuumos leválasztással gyakran többrétegű filmszerkezeteket hoznak létre különféle anyagokból.
  Vákuumos permetezés félvezető mikroáramkörök síktechnológiájában, vékonyréteg hibrid áramkörök, piezotechnikai termékek, akusztoelektronika stb. gyártásában (vezető, dielektrikum, védőrétegek, maszkok stb. lerakása), optikában (reflexiós, visszaverős lerakódás) , és egyéb bevonatok), korlátozott - műanyag és üvegtermékek felületének fémezésekor, autóablakok színezésekor. Fémek (Al, Au, Cu, Cr, Ni, V, Ti stb.), ötvözetek (például NiCr, CrNiSi), kémiai vegyületek (szilicidek, oxidok, boridok, karbidok stb.) kerülnek felhordásra vákuumleválasztással.

 
Rizs. P2.1.

  A vákuumleválasztáshoz időszakos, félfolyamatos és folyamatos működésű technológiai berendezéseket használnak. A periodikus hatású létesítmények egy filmleválasztási ciklust hajtanak végre adott számú betöltött termékkel. A sorozat- és tömeggyártás során folyamatos telepítést alkalmaznak. Két típusuk van: többkamrás és többpozíciós egykamrás. Az előbbiek szekvenciálisan elhelyezett leválasztó modulokból állnak, amelyek mindegyikében bizonyos anyagok fóliáinak leválasztását vagy hőkezelését és szabályozását végzik. A modulokat zárkamrák és szállítószalag köti össze. A többpozíciós egykamrás berendezések több porlasztóoszlopot tartalmaznak (egy vákuumkamrában), amelyeket szállítószalag vagy forgó típusú szállítóeszköz köt össze. A vákuumleválasztásra szolgáló berendezések fő összetevői és rendszerei független eszközök, amelyek a meghatározott funkciókat látják el:
  vákuum létrehozása;
  a filmanyag elpárolgása vagy permetezése;
  Szállítás és bevonat lerakódás;
  Vákuumos leválasztási módok és filmtulajdonságok vezérlése;
  tápegység.

  Vákuumos bevonó üzemek

 DV-502B sorozatú vákuum-ellenálló porlasztó egység (A2.2. ábra) (ez az egység asztali)

Rizs. P2.2.

 Telepítés A VATT1600-4DK (A2.4. ábra) kombinált bevonat felhordására szolgál, amely fémrétegből, ennek a fémvegyületből (oxid, nitrid, karbid) és egy SiOx rétegből állhat.

Rizs. P2.3.

  Különféle titánvegyületek használatával arany, kék, zöld, fekete és néhány más szín különböző árnyalatait lehet előállítani (A2.4. ábra). A bevonatok bármilyen felületi kidolgozású rozsdamentes acéllemezekre alkalmazhatók: tükrös, szálcsiszolt, dekoratív textúrájú vagy sima matt. A vákuumegység méretei 1500x3000 mm méretű permetezőlapokat tesznek lehetővé. A permetezés után a lapokat öntapadó védőfóliával lehet lefedni. A permetezés költsége - 700 rubel / négyzetméter.

 

Rizs. P2.4. Vákuumos leválasztás alkalmazása.

Rozsdamentes acél:

  A rozsdamentes acél hordozót titán-nitriddel történő vákuumleválasztáshoz használják.
  elegancia és kecses dekoráció;
  Korrózióállóság, időjárásállóság;
  A legszigorúbb higiéniai követelményeknek való megfelelés;
 könnyű gondozás és tartósság;
  hőállóság és tűzbiztonság;
  · kiváló kombináció más befejező anyagokkal (üveg, műanyag, fa, kő).

Műszaki adatok:

  Alapanyag - rozsdamentes acél, 08X18H10 (AISI 304);
  Az aljzat vastagsága 0,5–1,5 mm;
  Titán-nitrid bevonat, vastagsága 0,2-6 mikron;
  Bevonat színe - az arany különböző árnyalatai;
  Fényszórás – a tükörtől a mattig;
  · Mechanikai tulajdonságok – lehetővé teszi az ismételt hajlítást és hidegsajtolást;
 · Időjárásállóság - legalább 50 év.

Anyagátvételi módszer

  Bevonat rozsdamentes acél TIN-re, TiO2-ra és TiON-ra, amelyet ion-plazma permetezéssel nyernek vákuumkamrában.
 A rozsdamentes acéllemezeket az előkezelés után, amely a bevonat nagy fényvisszaverő képességét biztosítja, zárt vákuumkamrába helyezik. A permetezési folyamat során a kamrában mélyvákuum jön létre, amely biztosítja a bevonatok kívánt színét és tartósságát.
 Az ion-plazma permetezés során a nagy energiájú plazmaionok titánatomokat ütnek ki a titánlemez felületéről, amelyek viszont egy nagyon ritka nitrogén- vagy oxigénfelhőn áthaladva oxidálódnak és behatolnak a hordozóanyagba.
 Ez az eljárás jó tapadást és a bevonat dekoratív tulajdonságait biztosítja.
  A vákuumleválasztási technológiák rendkívül energiaigényesek, és számos országban réstermékké válnak. Sok vállalat a vákuumleválasztást hatékonyabb és olcsóbb atmoszférikus plazmaleválasztásra cseréli.
  Az anyag tulajdonságai és tulajdonságai:
  A dekoratív bevonat magas légköri és korrózióállóságát a 96.09.18-án kelt GOST No.СХ02.1.3,0040 megfelelőségi tanúsítvány igazolja. és 50 éve városi légkörben;
 Bármilyen szín elérhető, de a technológiai folyamat három fő színnél hibakeresésre kerül: az arany színének utánzása - TiN bevonat, kék - TiO2 bevonat, a friss réz színének utánzása - TiON bevonat;
  A burkolat tükrözőképessége - 60-70%;

Felhasználási területek:

  Templomok kupoláinak és épülettetőknek tetőfedése;
  Kültéri reklám (lapok, háromdimenziós és lapos betűk rozsdamentes acélból);
  Épületek és belső terek dekoratív tervezése;
  Kulturális emlékek helyreállítása;
 ·Ajándéktárgyak és kiegészítők töredékeinek gyártása.
 Vákuumos leválasztást vasfémből és egyéb fémekből készült termékeknél egyaránt alkalmaznak, különféle leválasztást alkalmaznak, beleértve az aranyat, ezüstöt is (P2.5. ábra).

 

Rizs. P2.5. Vákuumos leválasztás alkalmazása.

  Bevonó anyagok:
  Ón- titán-nitrid (arany-bronz, fokozott kopásállóság);
  TiOx1Cx2Nx3- titán-karbonid
  Gr- króm (fehér);
  TiOx- titán-oxid (kék, többszínű, gyöngyház);
  Nigr- nikróm (világosszürke);
  ZrN- cirkónium-nitrid (világos arany);
  alumínium, réz stb. is, a vevő kérésére.
  A bevonat színe, keménysége és egyéb paraméterei az anyagok és árnyalatok széles skálájától függően változhatnak.
  A mikroáramkörök fontos jellemzői a sebesség, az elektromos érintkezők, a mátrix formátum stb. Az egyik legfontosabb paraméter - a sebesség - növeléséhez az elektromos érintkezők vezetőképességének növelése szükséges. Ennek legegyszerűbb módja az elemek vákuumleválasztása laza maszkokon keresztül. Az arany nagyon jó vezetőképességgel rendelkezik, ami lehetővé teszi az információátadás sebességének növelését.

PRAM-memóriachip az Inteltől (A2.6. ábra)

 Anyaga: arany (ezüst).

 
Rizs. P2.6. Intel PRAM chip

Centrifugálszivattyúk siklócsapágyai (A2.6. ábra)

 A csapágyak legfontosabb jellemzője az élettartama. Ennek növelésére a csúszócsapágyak speciális detonációs permetezési technológiát fejlesztettek ki nanoporok alkalmazásával. A detonációs permetezés során 62%-os monokarbid tartalmú nanostrukturált bevonatokat kaptunk. Az ilyen bevonatok vízben végzett súrlódási és kopási vizsgálatai azt mutatták, hogy a súrlódási együtthatójuk csökkent, és a terhelés nagy a hagyományos kerámia porbevonatokhoz képest.
 Technológiák: vákuumleválasztás
 Iparág: Elektronika és elektrotechnika
 Anyag: gyorsan keményedő BZMP mágneses porok az Nd-Fe-B rendszerből.

Rizs. P2.6. Siklócsapágy

Nagy sebességű spray

  A nagy sebességű lángpermetezés a legmodernebb permetezési technológiának számít. Nagysebességű szórással felvitt keményfém bevonatok, minden tekintetben felülmúlja a horganyzott bevonatokat, amelynek létrejöttének folyamatát felismerik rendkívül rákkeltő.
 Az 1980-as évek elején megjelentek a nagy sebességű porlasztóberendezések, egyszerűbb kialakításúak és a klasszikus LRE-séma alapján, több mint 2000 m/s gázáramlási sebességgel. A bevonat sűrűsége eléri a 99%-ot. Felhordott anyagként karbidok, fémkarbidok, nikkel-, réz-, stb. alapú ötvözetek porát használjuk Laval fúvóka. ábrán P2.7. bemutatásra kerül a VSN rendszer permetezőjének sémája.

Rizs. P2.6. A nagy sebességű porszóró diagramja:
1 - porellátás (axiális); 2 - oxigénellátás; 3 - üzemanyag-ellátás;
4 - porellátás (radiális); 5 - törzs.

Navigáció:

A vákuumlerakódásnak vannak következő időszakai:

• Gázok (gőzök) létrehozása a bevonatot alkotó elemekből;
• Gőzszállítás az aljzatra;
• Gőzkondenzáció az aljzatban és lerakódás kialakulása;
• A vákuumleválasztási módszerek csoportjába az alábbi technológiai eljárások, valamint ezek reaktív típusai tartoznak.

Termikus permetezési módszerek:

• Párolgás elektromos sugárral;
• Párologtatás lézersugárral.

Vákuumos ívpárologtatás:

• A nyersanyag a galvánív katódfoltjában elpárolog;
• Moláris nyaláb epitaxia.

Ionszórás:

• A kiindulási nyersanyagot heteropoláris áramlással bombázással permetezzük, és az aljzatra hat.

Magnetron porlasztás:

• Permetezés heteropoláris rásegítéssel;
• Ionbeültetés;
• Fókuszált ionsugár.

Vákuumos bevonat

Alkalmazás

A vákuumbevonatot elemek, eszközök kialakítására és többfunkciós bevonatok síkbeli kialakítására használják - vezetőképes, szigetelő, kopásálló, korrózióálló, erózióálló, súrlódásgátló, beragadásgátló, gát, stb. alkalmazzon dekoratív bevonatokat, például aranyozott órák és szemüvegkeretek gyártása során. A mikroelektronika kulcstevékenységei közül az egyetlen, ahol vezetőképes héjak (fémezés) alkalmazására használják. A vákuumbevonatot optikai bevonatok készítésére használják: tükröződésmentes, visszaverő, szűrő.

Különböző anyagokból, fémekből (titán, alumínium, volfrám, molibdén, vas, nikkel, réz, grafit, króm), ezek ötvözetei és szintézisei (Si02, Ti02, Al203) készült céltárgyakat szánják leválasztási anyagnak. Tudományos és műszaki területen elektrokémiailag dinamikus metán, például acetilén (a széntartalmú bevonatok céljára), nitrogén, levegő adható hozzá. A szubsztrát síkjában a kémiai reakciót hevítés, vagy a gáz ionizációja és disszociációja aktiválja a gázsorok egyik vagy másik konfigurációjával.

A vákuumleválasztási módszerek támogatásával több angström és akár több mikron vastagságú lerakódásokat is kapunk, általában a leválasztás után a sík nem igényel további feldolgozást.

Vákuumos leválasztási módszerek

Vákuumos bevonat - a permetezett anyag elemeinek átvitele a forrásból (a gázfázisba való átvitel zónájába) az alkatrész síkjába egyenes vonalú pályák szerint történik 10-3 Pa és az alatti vákuum mellett (vákuum). párolgás) és diffúz és konvekciós átvitel útján a plazmában 1 Pa (katódszórás) és 10-1-10-3 Pa (magnetron és ion-plazma szórás) nyomáson. A permetezett elem bármely szemcséjének sorsa az alkatrész felületével való ütközéskor annak energiájától, a sík hőmérsékletétől és a héj anyagainak és alkotóelemeinek kémiai affinitásától függ. A síkot elért atomoknak vagy molekuláknak minden esélyük megvan arra, hogy vagy visszaverődjenek róla, vagy adszorbeálódjanak és egy bizonyos idő elteltével elhagyják (deszorpció), vagy adszorbeálódjanak és polikondenzátumot képezzenek a síkban (sűrűsödés). ). A szemcsék legnagyobb energiáival, magas síkhőmérsékletével és alacsony kémiai affinitásával az alkatrész a felületen jelenik meg. Az alkatrész síkjának azt a hőmérsékletét, amely felett minden részecske visszaverődik róla, és nem jön létre a héj, veszélyes vákuumlerakódási hőmérsékletnek nevezzük, szerepe a héj anyagának természetétől és az alkatrész síkjától függ. és a gép állapotáról. A párolgó részecskék nagyon kis sugarainál, beleértve azt az esetet is, amikor ezek a részecskék a síkban adszorbeálódnak, de ritkán ütköznek más hasonló részecskékkel, deszorbeálódnak, és nem tudnak primordiumot képezni; a héj nem nő. A párolgó elemek sugarának veszélyes frekvenciája az átvitt síkhőmérsékletre az a minimális sűrűség, amelynél a részecskék lecsapódnak és filmet képeznek.

Vákuumos leválasztási módszer

Vákuumos plazma permetezés

E módszer szerint 0,02-0,11 μm vastagságú vékony héjak jönnek ki az elem felmelegedése, elpárolgása és a hordozóra történő lerakódása következtében egy izolált kamrában, abban csökkentett gáznyomás mellett. A kamrában egy vákuumszivattyú segítségével a maradék gázok maximális hatása körülbelül 1,2x10-3 Pa.

A munkakamra egy fém vagy üveg burkolatból áll, külső vízhűtéssel. A kamra a főlemezben található, és vákuumtömör egységet alkot vele. A ragasztóanyag, amelyben a permetezést végzi, a tartón van rögzítve. Az aljzat mellett egy elektromos fűtőelem található, amely az aljzatot 2500-4500 °C-ra melegíti fel, hogy javítsa a permetezett héj tapadását. A hőcserélő tartalmazza a fűtőtestet és a szórt elem erőforrását. A letörő redőny lezárja az elpárologtatóból az aljzatba áramló gőzt. A bevonat addig tart, amíg a csappantyú nincs zárva.

A permetezett elem melegítéséhez főként 2 típusú elpárologtatót használnak:

• Volfrámból vagy molibdénből készült egyenes huzal vagy szalag párologtató;
• Elektron-radiális elpárologtatók az elpárologtatott elem elektromos bombázással történő melegítésével.

A bomlasztó elpárologtatást többkomponensű anyagok fóliáinak lerakására használják. Ezzel a hőcserélőt 20 000 ° C-ra melegítik, és párolgó anyagok keverékéből porral szórják meg. Hasonló módon lehet kompozit bevonatokat is beszerezni.

Egyes ismert bevonatanyagok (pl. arany) rosszul tapadnak szilíciummal és más félvezető anyagokkal. Ha az elpárolgott anyag gyengén tapad az aljzathoz, az elpárologtatást 2 rétegben fektetik le. Először a félvezető hordozóhoz kiválóan tapadó ötvözetréteget, például Ni-t, Cr-t vagy Ti-t viszünk fel a hordozó tetejére. Ezután a fő réteget permetezzük, amelyben korábban kiváló volt a tapadás az alréteggel.

Vákuumos plazma permetezés

Ion-vákuum leválasztás

Ez a módszer abból áll, hogy a felvitt elem anyagát permetezzük, amely negatív potenciál alatt van a passzív gázionok bombázása miatt, amelyek a vákuumleválasztó szerkezet belsejéből az izzítókisülés gerjesztése során jelennek meg.

A negatív töltésű elektróda anyagát permetezzük, mielőtt ionizált passzív gázatomok ütköznének vele. Ezek a porított köztes atomok a szubsztrátum tetejére rakódnak le. Az ion-vákuum leválasztási módszer fő előnye, hogy nincs szükség a párologtató legmagasabb hőmérsékletre történő felmelegítésére.

Az izzás kisülés eredetének mechanizmusa. Kis gáznyomású kamrákban 2 vaselektróda között nyomon követhető a bomló kisülés, amelyre 1-4 kV-ig nagy feszültséget kapcsolnak. Ebben az esetben a negatív elektróda általában földelve van. A katód egy porlasztott anyaggal rendelkező célpont. A kamrából előre kiszivattyúzzák a levegőteret, majd 0,6 Pa nyomásig gázt indítanak.

Az izzó kisülés a célpontban (katódban) lévő úgynevezett parázsló izzás miatt kapta saját nevét. Ezt a csillogást a katód közelében lévő szűk tértöltési réteg lehetőségének hatalmas csökkenése okozza. A TC-régióval szomszédos Faraday-sötét tér gömbje, amely pozitív oszlopmá alakul, amely a kisülés független részének tűnik, és semmiképpen sem alkalmas a kisülés más rétegeitől.

Az anód közelében emellett egy könnyű tértöltési réteg is található, az úgynevezett anódréteg. Az elektródák közötti intervallum többi részét a kvázi-semleges plazma rögzíti. Ily módon a raszteres csillogást váltakozó sötét és tiszta csíkokkal lehet nyomon követni a kamerában.

Az elektródák közötti áram áthaladásához a katódból stabil elektronkibocsátás szükséges. Ez a kibocsátás kényszer hatására a katód melegítésével vagy ultraibolya fénnyel történő besugárzásával váltható ki. Úgy tűnik, hogy ez a fajta kisülés nem önfenntartó.

Ion-plazma permetezés

Vákuumos bevonat alumíniumból

Egyes esetekben, különösen műanyag szórásakor, alumínium bevonatot használnak, és ez a fém meglehetősen könnyű anyag, és egyáltalán nem kopásálló, ebben az esetben speciális tudományos és műszaki módszerek szükségesek. A felhasználónak meg kell értenie, hogy az ilyen alkatrészeket a legjobb, ha közvetlenül a bélyegzés után megvédi az eltömődéstől, és emellett káros a különböző kenőporok és porok használata a formákban.

Vákuumos bevonat alumíniumból

Fémek vákuumleválasztása

Az olvadáspontjuk alatti hőmérsékleten elpárologtató fémeket az áram közvetlen áthaladásával lehet felmelegíteni, az ezüst és az arany ingázik el a tantálból vagy volfrámból. A bevonatot nyomáskamrában kell elkészíteni< 10-4 мм рт.ст.

Fémek vákuumleválasztása

Független izzítókisülés előfordulásához a katódból az elektronok kibocsátását kell kiváltani úgy, hogy az elektródák között a legmagasabb, 2-4 kW feszültséget alkalmazzuk. Ha a bemeneti feszültség meghaladja a kamrában a gázionizáció lehetőségeit (általában Ar), ebben az esetben az elektronok Ar molekulákkal való ütközésének eredményeként a metán ionizálódik pozitív töltésű Ar+ ionok képződésével. Ennek eredményeként a katódfekete tér zónájában korlátozott térbeli kisülés jelenik meg, és ezáltal erős galvanikus tér.

Az Ar+ ionok ebben a tartományban energiát nyerve kiütik a katód anyagának atomjait, egyúttal megindítják a szekunder elektronok kibocsátását a katódból. Ez az emisszió tartja a független izzókisülést. A katód anyagából a közbenső atomok elérik a hordozót és lerakódnak annak síkjára.

Vákuumos ion-plazma permetezés

Vákuumos permetező egység UVN

A design progresszív eszközök és műszerek fontos komplexumával van felszerelve, amelyek a szintézisből származó fémek és PC-ötvözetek bevonatainak felvitelét biztosítják a kialakult tulajdonságokkal, kiváló adhézióval és a terület egy részén a legmagasabb egyenletességgel.

Az egység szerkezetében szereplő műszerek és eszközök készlete:

• félautomata (mechanikus) vákuumrendszer vezérlőegység;
• magnetron porlasztási koncepció stabil áramban (1-től 4 magnetronig);
• fűtési koncepció (a beállított hőmérséklet szabályozásával és fenntartásával);
• a permetezett termékek tisztításának koncepciója az izzó kisülési zónában;
• a termékek vákuumkörnyezetben történő mozgatásának koncepciója (egyszerű vagy bolygóköri körhinta);
• numerikus vákuummérő;
• a növekvő fóliák ellenhatásának szabályozásának koncepciója;
• magnetron inverteres tápegység (teljesítmény 9 kW-ig).

Vákuumos bevonó üzem