Metalizarea în vid - descrierea tehnologiei, dispozitivul și recenziile. Acoperire cu vid

Pentru a modifica proprietățile de bază ale metalului, plasticului, ceramicii sau altor materiale, se poate efectua un proces de metalizare. Placarea sub vid este una dintre cele mai comune metode de depunere a metalului, datorită căreia se formează o suprafață de protecție cu anumite proprietăți neobișnuite pentru substrat. Să luăm în considerare mai detaliat caracteristicile tehnologiei de metalizare în vid.

Proces tehnologic de metalizare în vid

Metoda considerată de prelucrare a pieselor a fost folosită de mult timp. Metalizarea în vid este un proces bazat pe evaporarea și depunerea condensului de material pe un substrat. Printre caracteristicile acestui proces, trebuie remarcate următoarele puncte:

1. Versatilitatea și eficiența ridicată a metodei determină distribuția sa largă. În viitor, este de așteptat o utilizare mai extinsă a procesului de metalizare a materialelor polimerice și a altor materiale. Dezvoltarea metodei de prelucrare luate în considerare este asociată cu îmbunătățirea echipamentului utilizat. Deci, mașinile moderne de vid vă permit să automatizați procedura de metalizare a pieselor, să îmbunătățiți calitatea suprafețelor obținute și să reduceți costul produselor obținute. Singurul obstacol în calea dezvoltării acestei industrii este costul ridicat al echipamentelor moderne și dificultățile care apar în timpul instalării, utilizării și întreținerii acestuia.
2. Procesul tehnologic de metalizare în vid este destul de complicat, rezultatul reflectă starea fiecărei etape. Când materialul care urmează să devină viitorul strat este încălzit, acesta suferă un număr mare de modificări. Un exemplu este că acoperirea se evaporă inițial, apoi are loc adsorbția, după care are loc condensarea și cristalizarea pentru a fixa stratul pe suprafață.
3. Calitatea rezultatului obtinut este afectata de un numar suficient de mare de factori, printre care remarcam calitatile fizico-chimice ale substratului, conditiile de metalizare care pot fi mentinute.
4. Formarea unei acoperiri depuse în timpul metalizării are loc în două etape principale: transferul de energie și masă de la sursă la suprafață și distribuția lor pe întregul substrat.

Instalatie de metalizare in vid

Tehnologia de placare în vid este potrivită pentru prelucrarea unei game largi de piese. Un exemplu sunt materialele din plastic sau rulouri din plastic.

Tehnologia tipică constă din mai multe etape principale:

1. Pregatirea piesei pentru procesul in desfasurare. Printre cerințele care se aplică piesei, se poate remarca absența marginilor ascuțite și a zonelor ascunse de la pătrunderea directă a condensului. Placarea sub vid a materialelor plastice sau a altor materiale este posibilă numai dacă forma piesei de prelucrat nu este complexă.
2. Degresare și uscare. Unele materiale pot conține o cantitate mare de umiditate adsorbită, cum ar fi polimerii. Uscarea se efectuează la o temperatură de aproximativ 80 de grade Celsius, timpul de păstrare este de 3 ore. Degresarea este deja efectuată într-o cameră de vid în faza pregătitoare. Tehnologia de degresare asigură derularea ruloului și expunerea la o descărcare strălucitoare. După cum arată rezultatele studiilor efectuate, recoacerea în etapa de preparare a polimerului afectează în mod favorabil structura materialului luat în considerare, deoarece indicele de stres intern este redus semnificativ. Placarea cu rolă în vid ar trebui efectuată cu excepția posibilității de încrețire în etapa de pregătire a piesei de prelucrat, deoarece acestea pot fi numite defecte.
3. Etapa de activare a tratamentului de suprafață. Metalizarea în vid a plasticului și a altor materiale implică activarea suprafeței. În acest caz, pot fi utilizate o varietate de metode de activare, a căror alegere depinde de calitățile materialului în sine. Acest proces este conceput pentru a crește indicele de aderență al suprafeței.
4. Aplicarea unei substanțe pe o suprafață. În cele mai multe cazuri, placarea sub vid a aluminiului sau a altui aliaj are loc prin metoda evaporării rezistive, sub influența temperaturii. Tehnologia de evaporare a wolframului este folosită mult mai rar, deoarece presupune încălzirea mediului la o temperatură scăzută, în urma căreia evaporatorul este distrus în cel mai scurt timp posibil.
5. Etapa finală se referă la controlul calității metalizării. Dacă stratul aplicat este decorativ, atunci în majoritatea cazurilor controlul calității constă în înregistrarea proprietăților optice. În plus, se acordă atenție uniformității pulverizării, rezistenței conexiunii stratului de suprafață și structurii.

Rezultatul metalizării în vid

Tehnologia de metalizare în vid a materialelor plastice și a altor materiale este complexă; pentru a obține o suprafață de înaltă calitate, trebuie respectate toate condițiile de prelucrare.

Domeniul de aplicare al metalizării în vid

Când luăm în considerare domeniul de aplicare al acestei tehnologii, observăm că poate fi utilizată pentru a acoperi următoarele materiale:

1. plastic;
2. aluminiu;
3. diversi polimeri;
4. sticlă;
5. ceramică;
6. metale.

Cea mai răspândită este metalizarea produselor din plastic. Acest lucru se datorează faptului că în acest fel un produs din plastic ieftin capătă un aspect mai atractiv.

Dacă trebuie să economisiți la producție, dar în același timp să vă asigurați calități decorative ridicate, se pulverizează aluminiu sau alte metale.

Un exemplu este fabricarea de piese auto care sunt utilizate în decorarea interioară. Producătorii de automobile chinezi și japonezi au început de mult să folosească tehnologia în cauză pentru a reduce costul mașinilor lor. În același timp, utilizarea metalizării în vid se realizează nu numai în scopuri decorative, datorită rezistenței mai mari a stratului de suprafață, piesele durează mai mult, gradul de frecare scade. Cu toate acestea, metalizarea nu îmbunătățește rezistența întregului produs polimeric.

Această tehnologie este folosită și în producția de diverse lucruri folosite în viața de zi cu zi, bijuterii ieftine. Distribuția largă se datorează faptului că stratul de suprafață nu se uzează pe o perioadă lungă de funcționare. Tehnologiile de pulverizare utilizate anterior nu prevedeau crearea unei aderențe ridicate între substrat și stratul decorativ.

Avantajele placarii cu vid

Această tehnologie are un număr destul de mare de avantaje:

1. Abilitatea de a automatiza procesul. După cum s-a menționat anterior, echipamentul instalat face posibilă automatizarea procesului luat în considerare cât mai mult posibil, reducând astfel probabilitatea apariției defectelor datorate erorii umane.
2. Suprafața rezultată va fi uniformă, ceea ce oferă un aspect atractiv și o performanță ridicată a piesei. De regulă, după metalizare, suprafața polimerilor seamănă cu metalul lustruit.
3. Dacă se respectă tehnologia de pulverizare, stratul de suprafață poate dura mulți ani. Etapa de control al calității face posibilă eliminarea posibilității de ciobire a stratului de suprafață pulverizat sau abraziunea rapidă a acestuia.
4. În acest fel, este posibil să se confere produsului o varietate de calități: rezistență la coroziune, conductivitate electrică, reducerea gradului de frecare, creșterea durității suprafeței. În cele mai multe cazuri, metalizarea în vid este utilizată pentru decorarea pieselor.
5. Principalele proprietăți de performanță ale substratului rămân practic neschimbate. În timpul etapei de uscare, materialul este încălzit la o temperatură care nu va duce la o restructurare a structurii sale.
6. Tehnologia poate fi aplicată în etapa finală a producției pieselor. Cu executarea corectă a tuturor etapelor, nu este necesară rafinarea pieselor de prelucrat.

Dacă luăm în considerare dezavantajele, atunci trebuie remarcată complexitatea procesului de tranziție a substanței pulverizate de la o stare la alta. Este posibil să se asigure condițiile necesare numai la instalarea echipamentelor speciale. Prin urmare, este practic imposibil să efectuați metalizarea în vid cu o calitate înaltă a suprafeței cu propriile mâini.

În concluzie, observăm că chiar și o grosime mică a unui strat de metal pe o acoperire de polimer poate conferi un luciu metalic și conductivitate electrică polimerilor și poate proteja structura de expunerea la lumina soarelui și îmbătrânirea atmosferică. În acest caz, stratul creat poate avea o grosime de doar câteva fracțiuni de milimetru, datorită căreia greutatea produsului rămâne practic neschimbată. În plus, metalizarea în vid vă permite să obțineți un material complet unic, care va avea flexibilitate și ușurință, precum și proprietăți care sunt inerente metalelor.

Pulverizarea în vid este transferul unei substanțe (particulele sale) care este pulverizată pe o suprafață solidă. Se realizează prin metoda mișcării convective cu o presiune de aproximativ 1 Pa. În timpul pulverizării, fiecare particulă se comportă complet diferit. Unele sunt capabile să se reflecte de pe suprafața pulverizată, altele - să se adapteze, dar după un timp părăsesc complet suprafața. Și doar o mică parte poate prinde rădăcini în corpul substanței polenizate, astfel încât unitatea de depunere în vid este un echipament destul de complex. Dacă utilizați energie ridicată împreună cu temperatură ridicată, dar, în același timp, aveți o mică afinitate chimică a materialului, atunci majoritatea particulelor vor fi reflectate de suprafață.

Caracteristicile unității de depunere în vid

Temperatura peste care se reflectă întregul volum al particulelor de depunere, precum și particulele care nu sunt capabile să interacționeze cu substanța, se numește punctul critic de temperatură al depunerii în vid. Este necesar să se monitorizeze cu atenție în timpul pulverizării, astfel încât marcajul de temperatură să nu atingă valoarea maximă inacceptabilă.

Această valoare depinde complet de originea materialului, de caracteristicile suprafeței de lucru, de starea acestuia. Prin urmare, pentru a putea folosi cea mai mare valoare a temperaturii atunci când are loc instalația de depunere în vid, este necesară o stare bună a planului de lucru, atunci filmul substanței va fi realizat cu profesionalism și suficient de ferm.

Utilizarea filmelor într-o unitate de depunere în vid

Există, de asemenea, conceptul de densitate critică a presiunii. Densitatea critică a presiunii este valoarea minimă a densității la care filmul este adsorbit și devine incapabil să accepte particulele pulverizate. Sarcina principală a pulverizării este de a nu atinge o astfel de densitate la care substanța pe care sunt aplicate particulele polenizate să nu le accepte din cauza proprietăților sale tehnice slabe.

Filmele sunt împărțite în funcție de structura lor în funcție de calitatea depunerii, caracteristicile tehnice și originea materialului. Filmele sunt:

amorf;
- monocristalin;
- policristalin.

Amorfe - acestea sunt filme care au un strat sticlos. Filmele monocristaline au o suprafață mai dura și sunt practic semiconductori în funcțiile lor. Filmele policristaline includ aliaje, metale și Si. Atunci când există o instalație de depunere în vid, se folosesc în principal filmele monocristaline, deoarece au cele mai bune caracteristici tehnice și sunt capabile să reziste la sarcini destul de mari în timpul funcționării.

Principiul de funcționare a instalațiilor de depunere în vid

Pentru a păstra proprietățile tehnice și caracteristicile depunerii în vid, după procedura de depunere, se utilizează recoacere (fără întreruperea vidului) atunci când este expus la temperaturi ridicate, deoarece un astfel de procedeu ajută destul de bine la păstrarea proprietăților utile ale materialelor de depunere. Temperatura acestei recoacere este de câteva ori mai mare decât temperatura la care a avut loc depunerea în vid.

Atunci când are loc o instalație de depunere în vid, experții încearcă să creeze o structură de suprafață din unul sau mai multe materiale care o pot face mult mai bună și mai eficientă. In depunerea sub vid, in functie de metoda de aplicare a filmului, se folosesc metode de expunere periodica, semicontinua si continua. Cea mai convenabilă și eficientă este metoda continuă de expunere.

Sistemele de acoperire cu vid includ multe funcții. În primul rând, se creează un vid, apoi materialul de film este pulverizat și evaporat, piesele sunt transportate, este furnizată energie și este controlat modul de depunere în vid, precum și modul de proprietăți ale filmului.

Dispozitiv de pulverizare cu vid

De regulă, toate echipamentele de acest tip au un design similar, constând dintr-un număr de elemente. Corpul principal de lucru poate fi numit o cameră orizontală, în care are loc depunerea, datorită dispozitivului tehnologic plasat în el. Sistemele de distribuție și pompare a gazelor sunt proiectate pentru a oferi vidul necesar. Unitățile importante de lucru ale echipamentului includ, printre altele, surse care asigură evaporarea sau pulverizarea materialelor prelucrate.

Orice unitate de depunere in vid dispune de un sistem de alimentare si blocare a elementelor de lucru responsabile de pornirea/oprirea echipamentului. Dulapul de alimentare este situat departe de echipament. Viteza necesară de pulverizare a foliilor, grosimea acestora, temperatura pieselor și temperatura de funcționare și alți indicatori sunt reglementate de un sistem de monitorizare și control preinstalat. Toți senzorii aferenți acestui sistem sunt interconectați printr-un singur microprocesor.

Instalatiile sunt dotate si cu elemente speciale de transport, cu ajutorul carora se livreaza piese in sau din camera. Diverse dispozitive auxiliare ale instalațiilor de depunere în vid, inclusiv ecrane, manipulatoare, amortizoare instalate în interiorul camerei de lucru, dispozitive de curățare a gazelor și alte elemente sunt, de asemenea, parte integrantă a echipamentului. Materialele prelucrate sunt amplasate pe substraturi care se rotesc în jurul unui tambur pe suporturi speciale. În timpul unei rotații a tamburului, fiecare substrat trece prin zona de evaporare pe părți diferite.

Tratarea suprafeței prin depunere în vid cu metale face posibilă îmbunătățirea caracteristicilor pozitive ale produselor din diferite materiale. Piesele metalice sunt protejate de coroziune, conduc mai bine electricitatea și devin mai plăcute din punct de vedere estetic. Metalizarea produselor din plastic vă permite să obțineți piese frumoase și de înaltă calitate din materiale mai ușoare și mai ieftine. Acest lucru este valabil mai ales pentru industria auto, deoarece metalizarea componentelor din plastic poate reduce semnificativ greutatea mașinilor. Un metalizat blană conferă hainei de blană exclusivitate, originalitate și este noua tendință a sezonului.

În compania „Alfa-K” puteți comanda pulverizare metal în vid pentru produse din diverse materiale, inclusiv blană.

Metode

Esența tehnologiei constă în faptul că, în condiții de vid, pe echipamente speciale, cele mai mici particule de metal sunt transferate pe suprafața de lucru a piesei de prelucrat. În timpul formării acoperirilor, metalul original se evaporă, se condensează, absoarbe și cristalizează într-un mediu gazos, creând o acoperire stabilă. În funcție de tipul piesei de prelucrat, de proprietățile filmului metalic și de modul de depunere selectat, se obține o mare varietate de efecte. Aproape orice metal poate fi pulverizat: aluminiu, nichel, crom, cupru, bronz, aur, titan etc. Ținând cont de proprietățile și caracteristicile specifice, fiecare metal necesită moduri și tehnici diferite. De exemplu, datorită rezistenței scăzute la uzură, o tehnologie specială necesită depunerea în vid a aluminiului. De aceea, în compania noastră lucrează doar specialiști cu înaltă calificare și experiență. Metalizarea se realizează în diferite moduri.

Plasma de vid

În astfel de sisteme, sub o anumită presiune a gazului, o acoperire metalizată este creată prin încălzirea puternică a unei surse de metal, în urma căreia aceasta se evaporă, iar particulele se depun pe piesa de prelucrat. Camera poate fi din metal, sticla, neaparat cu sistem de racire cu apa. Pentru a încălzi elementul pulverizat, se folosesc următoarele evaporatoare:

• evaporator cu încălzire directă din sârmă sau bandă de tungsten sau molibden;
• electron-radial, creând încălzire cu ajutorul bombardamentului electric.

În conformitate cu metalul sau aliajul sursă care trebuie pulverizat pe piesă, temperatura de încălzire în schimbătorul de căldură este setată, poate ajunge la 20 mii ° C. Dacă metalul de pulverizat nu are o aderență foarte bună la materialul piesei de prelucrat, se aplică mai întâi un strat primar de metal cu proprietăți adezive mai mari.

Ion-vacuum

Principalul avantaj al acestei metode este absența necesității de a încălzi foarte puternic evaporatorul. Metalul este pulverizat sub influența bombardamentului cu ioni de gaz încărcați negativ. Crearea unui astfel de mediu este posibilă datorită descărcărilor speciale din interiorul camerei de lucru. Pentru a face acest lucru, echipamentul folosește un sistem magnetic cu răcire. O descărcare strălucitoare pentru pulverizarea elementului pulverizat este creată între 2 electrozi prin aplicarea unei tensiuni înalte de până la 4 kV. În camera de lucru, se creează un mediu gazos cu o presiune de până la 0,6 Pascal. După un principiu similar, pulverizarea ion-plasmă în vid se realizează și pe echipamente specializate.

Suprafețe potrivite pentru pulverizare

Orice articole care pot rezista la căldură până la 80 ° C și la expunerea la lacuri specializate. Avantajul tehnologiei este că pentru a da produselor efectul de acoperiri de cupru, cromare în oglindă, aurire, nichelare, nu este necesară lustruirea în prealabil a suprafețelor. Mai des, piesele din plastic, sticlă, aliaje metalice, diverse produse polimerice și ceramice sunt acoperite prin metalizare în vid. Mai rar, dar totuși, tehnologia este folosită pentru materiale mai moi, cum ar fi lemnul, textilele și blana.

Datorită compatibilității bune a bazei și a acoperirilor, prelucrarea semifabricatelor metalice și a produselor din aliaje metalice nu necesită utilizarea de consumabile suplimentare. În timp ce polimerii trebuie mai întâi amorsați cu compuși de protecție și adezivi. Pentru a preveni deformarea semifabricatelor polimerice și pentru a reduce stresul în mediul de lucru în timpul metalizării în vid, sunt utilizate componente speciale de modificare și moduri de difuzie a materialului.

Etapele metalizării

Procesul tehnologic de depunere sub vid a metalului pe diverse produse include mai multe etape succesive:

• Pregătirea de detaliu. Este important ca piesa de prelucrat să aibă cea mai simplă formă posibilă, fără locuri greu accesibile pentru depunerea condensului.
• Aplicarea protecției. Este necesar să se aplice o acoperire antidifuzie pe baze polimerice care conțin umpluturi cu greutate moleculară mică.
• Uscare. Timp de 3 ore, piesele se usucă la 80 de grade Celsius, ceea ce vă permite să îndepărtați umezeala absorbită.
• Degresarea. Într-o cameră cu vid, piesa de prelucrat este degresată folosind o descărcare strălucitoare. Acest lucru este deosebit de bun pentru structura polimerilor.
• procesare de activare. Metoda de prelucrare este selectată în funcție de materialul produsului, este necesară creșterea aderenței suprafeței înainte de metalizare.
• Pulverizarea metalelor. Prin condensare se creează un strat metalizat pe piesa de prelucrat.
• Controlul calității acoperirii. Părțile decorative sunt inspectate pentru uniformitatea pulverizării și rezistența acesteia. Produsele tehnice sunt testate suplimentar cu bandă adezivă, vibrații ultrasonice, frecare etc.

Instalațiile de metalizare sunt echipamente destul de complexe și costisitoare care consumă multă energie electrică. Pentru a crea un ciclu tehnologic complex, este necesară o cameră destul de spațioasă, deoarece ar trebui amplasate mai multe dispozitive multifuncționale. Componentele principale ale sistemului de vid:

• Unitate de alimentare și control împreună cu o sursă de metale condensate.
• Sistem de distribuție a gazelor care creează un spațiu de vid și reglează fluxurile de gaze.
• Cameră de lucru pentru metalizare în vid.
• Bloc de control termic, control al grosimii și vitezei de depunere, proprietățile acoperirilor.
• Unitatea de transport este responsabilă pentru schimbarea poziției pieselor de prelucrat, alimentarea și scoaterea lor din cameră.
• Dispozitive de blocare a unității, filtre de gaz, amortizoare și alte echipamente auxiliare.

Echipamentele de vid cu magnetron și ion-plasmă pot fi de diferite dimensiuni, de la cele mici, cu camere de câțiva litri până la cele foarte mari, cu volume camere de câțiva metri cubi.

Alfa-K are suficientă capacitate de producție și echipamente adecvate pentru a oferi diferite metode de depunere în vid. Putem comanda acoperiri ion-plasma de produse din orice materiale cu metale precum titan, cupru, aluminiu, alama, crom, diverse aliaje, etc. Garantam lucrari de inalta calitate si preturi loiale.

 Depunerea în vid se bazează pe crearea unui flux direcționat de particule (atomi, molecule, clustere) de material aplicat pe suprafața produselor și condensarea acestora.
Procesul include mai multe etape: tranziția substanței sau materialului pulverizat din faza condensată în faza gazoasă, transferul moleculelor în fază gazoasă la suprafața produsului, condensarea lor la suprafață, formarea și creșterea nucleelor ​​și formarea unui film.
  Acoperire cu vid- transferul particulelor de substanță pulverizată de la sursă (locul transferului acesteia în faza gazoasă) la suprafața piesei se efectuează de-a lungul traiectoriilor rectilinie la un vid de 10 -2 Pa și mai jos (evaporare în vid) și prin difuzie și transfer convectiv în plasmă la presiuni de 1 Pa (pulverizare catodică) și 10 -1 -10 -2 Pa (pulverizare cu magnetron și ion-plasmă). Soarta fiecăreia dintre particulele substanței pulverizate la impactul cu suprafața piesei depinde de energia acesteia, de temperatura suprafeței și de afinitatea chimică a materialelor filmului și piesei. Atomii sau moleculele care au ajuns la suprafață pot fie fie reflectați de ea, fie adsorbiți și lăsați-l după un timp (desorbție), fie adsorbiți și formează un condensat la suprafață (condensare). La energii mari ale particulelor, temperatură ridicată a suprafeței și afinitate chimică scăzută, particula este reflectată de suprafață.
 Temperatura de suprafață a piesei, deasupra căreia toate particulele sunt reflectate din ea și nu se formează filmul, se numește temperatura critică a depunerii în vid; valoarea sa depinde de natura materialelor de film și de suprafața piesei și de starea suprafeței. La fluxuri foarte mici de particule care se evaporă, chiar dacă aceste particule sunt adsorbite la suprafață, dar apar rar cu alte particule similare, ele sunt desorbite și nu pot forma nuclee; filmul nu crește. Densitatea critică de flux a particulelor evaporate pentru o anumită temperatură a suprafeței este cea mai mică densitate la care particulele se condensează și formează un film.
 Structura filmelor depuse depinde de proprietățile materialului, de starea și temperatura suprafeței și de viteza de depunere. Filmele pot fi amorfe (sticloase, de exemplu oxizi, Si), policristaline (metale, aliaje, Si) sau monocristaline (de exemplu, filme semiconductoare obținute prin epitaxie cu fascicul molecular). Pentru a eficientiza structura și a reduce tensiunile mecanice interne ale filmelor, pentru a crește stabilitatea proprietăților acestora și pentru a îmbunătăți aderența la suprafața produselor imediat după depunere, fără a întrerupe vidul, filmele sunt recoapte la temperaturi puțin mai mari decât temperatura suprafeței în timpul depunerii. . Adesea, prin intermediul depunerii în vid, structurile de film multistrat sunt create din diferite materiale.
  Pulverizare cu vid utilizat în tehnologia plană a microcircuitelor semiconductoare, în producția de circuite hibride cu peliculă subțire, produse de piezotehnică, acustoelectronice etc. (depunerea de straturi conductoare, dielectrice, protectoare, măști etc.), în optică (depunerea de antireflex, reflectorizant). , și alte acoperiri), limitat - la metalizarea suprafeței produselor din plastic și sticlă, nuanțarea geamurilor auto. Metalele (Al, Au, Cu, Cr, Ni, V, Ti etc.), aliajele (de exemplu, NiCr, CrNiSi), compușii chimici (siliciuri, oxizi, boruri, carburi etc.) se aplică prin depunere în vid.

 
Orez. P2.1.

 Pentru depunerea în vid se folosesc echipamente de proces cu acțiune periodică, semi-continuă și continuă. Instalațiile cu acțiune periodică realizează un ciclu de depunere a peliculei cu un număr dat de produse încărcate. Instalațiile continue sunt utilizate în producția de serie și în masă. Sunt de două tipuri: cu mai multe camere și cu mai multe poziții cu o singură cameră. Primele constau din module de depunere aranjate secvenţial, în fiecare dintre acestea se efectuează depunerea de pelicule din anumite materiale sau tratamentul termic şi controlul acestora. Modulele sunt interconectate prin camere de blocare și un dispozitiv de transport. Instalațiile cu o singură cameră cu mai multe poziții conțin mai mulți stâlpi de pulverizare (situați într-o cameră de vid) conectați printr-un dispozitiv de transport de tip transportor sau rotativ. Principalele componente și sisteme ale instalațiilor pentru depunerea în vid sunt dispozitive independente care îndeplinesc funcțiile specificate:
  crearea unui vid;
  evaporarea sau pulverizarea materialului film;
  Transport și depunere de acoperire;
  Controlul modurilor de depunere în vid și al proprietăților filmului;
  alimentare.

  Instalații de acoperire în vid

Unitate de pulverizare rezistivă în vid seria  DV-502B (Fig. A2.2.) (această unitate este desktop)

Orez. P2.2.

 Instalarea VATT1600-4DK (Fig. A2.4.) este concepută pentru aplicarea unui strat combinat, care poate consta dintr-un strat metalic, un strat din acest compus metalic (oxid, nitrură, carbură) și un strat de SiOx.

Orez. P2.3.

 Folosind diferiți compuși de titan, este posibil să obțineți diferite nuanțe de aur, albastru, verde, negru și alte câteva culori (Fig. A2.4.). Acoperirile pot fi aplicate pe table de oțel inoxidabil cu orice finisaj de suprafață: oglindă, periat, texturat decorativ sau uni mat. Dimensiunile unității de vid permit pulverizarea foilor de dimensiunea 1500x3000 mm. Foile după pulverizare pot fi acoperite cu o folie de protecție autoadezivă. Costul pulverizării - de la 700 de ruble / mp.

 

Orez. P2.4. Utilizarea depunerii în vid.

Oţel inoxidabil:

 Sustratul din oțel inoxidabil este utilizat pentru depunerea în vid cu nitrură de titan.
  eleganță și grație în decor;
  Rezistență la coroziune, rezistență la intemperii;
  Respectarea celor mai stricte cerințe de igienă;
  ușurință de îngrijire și durabilitate;
  rezistență la căldură și siguranță la foc;
  · o combinație excelentă cu alte materiale de finisare (sticlă, plastic, lemn, piatră).

Specificații:

  Material suport - otel inoxidabil, 08X18H10 (AISI 304);
  Grosimea suportului 0.5mm - 1.5mm;
  Acoperire cu nitrură de titan, grosime 0,2-6 microni;
  Culoare acoperire - diverse nuanțe de aur;
  Difuzarea luminii - de la oglindă la mat;
  · Proprietăți mecanice – permite îndoirea repetată și ștanțarea la rece;
 · Rezistență la intemperii - nu mai puțin de 50 de ani.

Metoda de primire a materialului

 Acoperire pe oțel inoxidabil TIN, TiO2 și TiON obținut prin pulverizare cu plasmă ionică într-o cameră de vid.
 Foile de oțel inoxidabil, după pretratare, care asigură o reflectivitate ridicată a acoperirii, sunt plasate într-o cameră de vid etanșă. În timpul procesului de pulverizare, în cameră se creează un vid profund, care asigură culoarea dorită și durabilitatea acoperirilor.
 În timpul pulverizării cu plasmă ionică, ionii de plasmă de mare energie scot atomii de titan de pe suprafața unei foi de titan, care, la rândul lor, trecând printr-un nor foarte rarefiat de azot sau oxigen, oxidează și pătrund în materialul substratului.
 Acest proces asigură o bună aderență și proprietăți decorative ale acoperirii.
 Tehnologiile de depunere în vid sunt extrem de consumatoare de energie și devin un produs de nișă în multe țări. Multe companii înlocuiesc depunerea în vid cu depunerea cu plasmă atmosferică mai productivă și mai puțin costisitoare.
  Calitățile și proprietățile materialului:
 Rezistența ridicată la atmosferă și anticorozivă a stratului decorativ este confirmată de certificatul de conformitate GOST nr.СХ02.1.3,0040 din 18.09.96. și are 50 de ani într-o atmosferă urbană;
 Orice culoare poate fi realizată, dar procesul tehnologic este depanat pentru trei culori principale: imitarea culorii aurii - acoperire TiN, albastru - acoperire TiO2, imitarea culorii cuprului proaspăt - acoperire TiON;
 Capacitatea de reflexie a unei acoperiri - 60-70%;

Domenii de utilizare:

  Acoperișurile cupolelor bisericilor și acoperișurilor clădirilor;
  Publicitate exterioară (plăci, litere tridimensionale și plate din oțel inoxidabil);
  Design decorativ de clădiri și interioare;
  Restaurarea monumentelor culturale;
 ·Producția de fragmente de suveniruri și accesorii.
 Depunerea în vid este utilizată pentru produse realizate atât din metale feroase, cât și din alte metale, se folosesc diverse depuneri, inclusiv cele pentru aur, argint (Fig. P2.5.).

 

Orez. P2.5. Utilizarea depunerii în vid.

  Materiale de acoperire:
  Staniu- nitrură de titan (aur-bronz, rezistență crescută la uzură);
  TiOx1Cx2Nx3- carbonura de titan
  Gr- crom (alb);
  TiOx- oxid de titan (albastru, multicolor, sidef);
  Nigr- nicrom (gri deschis);
  ZrN- nitrură de zirconiu (auriu deschis);
  si aluminiu, cupru etc., la cererea clientului.
 Culoarea, duritatea și alți parametri ai acoperirii pot varia într-o gamă largă de materiale și nuanțe.
 Caracteristicile importante ale microcircuitelor sunt viteza, contactele electrice, formatul matricei etc. Pentru a crește unul dintre cei mai importanți parametri - viteza - este necesară creșterea conductivității contactelor electrice. Cel mai simplu mod de a face acest lucru este depunerea în vid a elementelor prin măști libere. Aurul are o conductivitate foarte bună, ceea ce face posibilă creșterea vitezei de transmitere a informațiilor.

Cipul de memorie PRAM de la Intel (Fig. A2.6.)

 Material: aur (argint).

 
Orez. P2.6. Cip Intel PRAM

Lagărele litere ale pompelor centrifuge (Fig. A2.6.)

 Cea mai importantă caracteristică a unui rulment este durata de viață a acestuia. Pentru a-l crește, rulmenții de alunecare au dezvoltat o tehnologie specială de pulverizare prin detonare cu aplicarea de nanopulberi. În procesul de pulverizare detonativă s-au obținut acoperiri nanostructurate cu un conținut de monocarbură de 62%. Testele unor astfel de acoperiri pentru frecare și uzură în apă au arătat că acestea au un coeficient de frecare redus, o sarcină mare de uzură în comparație cu o acoperire convențională cu pulbere ceramică.
 Tehnologii: depunere sub vid
 Industrie: Electronică și Inginerie electrică
 Material: pulberi magnetice BZMP cu întărire rapidă ale sistemului Nd-Fe-B.

Orez. P2.6. Rulment simplu

Pulverizare de mare viteză

 Pluverizarea cu flacără de mare viteză este considerată cea mai modernă tehnologie de pulverizare. Acoperiri cu carbură aplicate prin pulverizare de mare viteză, în toate privințele superioară acoperirilor galvanizate, al cărui proces de creație este recunoscut extrem de cancerigen.
 La începutul anilor 1980 au apărut instalațiile de pulverizare de mare viteză, mai simple ca proiectare și bazate pe schema clasică LRE, cu un debit de gaz de peste 2000 m/s. Densitatea acoperirii ajunge la 99%. Ca material aplicat se folosesc pulberi de carburi, carburi metalice, aliaje pe baza de Ni, Cu etc.. Duza Laval. Pe Fig. P2.7. este prezentată schema pulverizatorului sistemului VSN.

Orez. P2.6. Diagrama pulverizatorului de pulbere de mare viteză:
1 - alimentare cu pulbere (axială); 2 - alimentare cu oxigen; 3 - alimentare cu combustibil;
4 - alimentare cu pulbere (radial); 5 - portbagaj.

Navigare:

Există perioade ulterioare de depunere în vid:

• Crearea de gaze (vapori) din elementele care formează învelișul;
• Transportul vaporilor pe substrat;
• Condensarea vaporilor în substrat și dezvoltarea depunerilor;
• Următoarele procese tehnologice aparțin grupului de metode de depunere în vid, precum și tipurile reactive ale acestor acțiuni.

Metode de pulverizare termică:

• Evaporare printr-un fascicul electric;
• Evaporare cu un fascicul laser.

Evaporarea arcului de vid:

• Materia primă este volatilizată în punctul catodic al arcului galvanic;
• Epitaxia fasciculului molar.

împrăștierea ionilor:

• Materia prima initiala este pulverizata prin bombardare cu flux heteropolar si actioneaza asupra substratului.

Pulverizare cu magnetron:

• Pulverizarea cu asistență heteropolară;
• Implantarea ionică;
• Fascicul de ioni focalizat.

Acoperire cu vid

Aplicație

Acoperirea în vid este utilizată pentru a forma elemente, dispozitive și pentru a dota în plan acoperiri multifuncționale - conductoare, izolatoare, rezistente la abrazive, rezistente la coroziune, rezistente la eroziune, antifricțiune, antigripare, barieră etc. Procedura este utilizată pentru aplicați acoperiri decorative, de exemplu, la fabricarea ceasurilor și ramelor de ochelari placate cu aur. Singura dintre acțiunile cheie ale microelectronicii, în care este utilizată în scopul aplicării învelișurilor conductoare (metalizare). Acoperirea cu vid este utilizată pentru a obține acoperiri optice: antireflex, reflectorizante, filtrante.

Țintele din diferite substanțe, metalele (titan, aluminiu, wolfram, molibden, fier, nichel, cupru, grafit, crom), aliajele și sintezele acestora (Si02, Ti02, Al203) sunt destinate ca materiale de depunere. În sfera științifică și tehnică, se poate adăuga metan dinamic electrochimic, de exemplu, acetilenă (în scopul acoperirilor care includ carbon), azot, aer. Reacția chimică în planul substratului este activată prin încălzire, sau prin ionizarea și disocierea gazului printr-una sau alta configurație a seriei de gaze.

Cu suportul metodelor de depunere în vid, se obțin depuneri cu o grosime de câțiva angstromi până la câțiva microni, de regulă, după depunere, planul nu necesită prelucrare suplimentară.

Metode de depunere în vid

Acoperire în vid - transferul elementelor materialului pulverizat de la sursă (zona de transfer al acestuia în faza gazoasă) în planul piesei se realizează conform traiectoriilor rectilinie la un vid de 10-3 Pa și mai jos (vid volatilizare) și prin transfer difuz și convectiv în plasmă la presiuni de 1 Pa (difuzare catodică) și 10-1-10-3 Pa (difuzare magnetron și ion-plasmă). Soarta oricăruia dintre boabele elementului pulverizat la impactul cu suprafața piesei depinde de energia acestuia, de temperatura planului și de afinitatea chimică a substanțelor și componentelor învelișului. Atomii sau moleculele care au ajuns în plan au toate șansele fie să fie reflectate din acesta, fie să fie adsorbite și, după o anumită perioadă de timp, să-l părăsească (desorbție), fie să fie adsorbite și să formeze un policondens în plan (densificare). ). Cu cele mai mari energii ale boabelor, temperatură ridicată a planului și afinitate chimică scăzută, piesa este afișată de suprafață. Temperatura planului piesei, deasupra căreia toate particulele sunt reflectate din el și nu se formează carcasa, se numește temperatură periculoasă de depunere în vid, rolul său depinde de natura substanțelor carcasei și de planul piesei. și asupra stării avionului. La jeturi foarte mici de particule care se evaporă, inclusiv în cazul în care aceste particule sunt adsorbite în plan, dar rareori se ciocnesc cu alte particule similare, ele sunt desorbite și nu pot forma primordii; coaja nu crește. Frecvența periculoasă a jetului de elemente de evaporare pentru temperatura plană transferată este densitatea minimă la care particulele se condensează și formează o peliculă.

Metoda de depunere în vid

Pulverizare cu plasmă în vid

Conform acestei metode, învelișuri subțiri cu o grosime de 0,02-0,11 μm ies ca urmare a încălzirii, volatilizării și depunerii elementului pe substrat într-o cameră izolată la o presiune redusă a gazului în acesta. În camera cu sprijinul unei pompe de vid, influența maximă a gazelor reziduale se formează aproximativ 1,2x10-3 Pa.

Camera de lucru este formată dintr-o hotă din metal sau sticlă cu conceptul de răcire externă cu apă. Camera este situată în placa principală și formează o uniune etanșă la vid cu aceasta. Aderentul în care se efectuează pulverizarea este fixat pe suport. Un încălzitor electric este adiacent substratului, care încălzește substratul până la 2500-4500 °C pentru a îmbunătăți aderența carcasei pulverizate. Schimbătorul de căldură conține încălzitorul și resursa elementului pulverizat. Obturatorul de rupere închide fluxul de vapori de la evaporator la substrat. Acoperirea durează de-a lungul timpului când amortizorul nu este închis.

Pentru a încălzi elementul pulverizat, se folosesc în principal 2 tipuri de evaporatoare:

• Evaporator cu bandă sau sârmă dreaptă din wolfram sau molibden;
• Evaporatoare electron-radiale cu încălzire a elementului evaporat prin bombardament electric.

Volatilizarea perturbatoare este utilizată pentru a depune pelicule din substanțe multicomponente. Cu aceasta, schimbătorul de căldură este încălzit până la 20.000 ° C și stropit cu pulbere dintr-un amestec de substanțe care se evaporă. Într-un mod similar, este posibil să achiziționați acoperiri compozite.

Unele materiale de placare cunoscute (de exemplu aurul) au o aderență slabă la siliciu și la alte materiale semiconductoare. În cazul unei aderențe slabe a substanței evaporate la substrat, volatilizarea se așează în 2 straturi. În primul rând, un strat dintr-un aliaj care are o aderență excelentă la substratul semiconductor, cum ar fi Ni, Cr sau Ti, este aplicat deasupra substratului. În continuare, se pulverizează stratul principal, în care aderența cu substratul a fost anterior excelentă.

Pulverizare cu plasmă în vid

Depunerea ionică în vid

Această metodă constă în pulverizarea substanței elementului aplicat, aflată sub un potențial negativ, datorită bombardării cu ionii gazoși pasivi care apar în timpul excitării descărcării strălucitoare din interiorul structurii de depunere în vid.

Materialul electrodului încărcat negativ este pulverizat înainte de a fi lovit de atomi de gaz pasivi ionizați. Acești atomi intermediari pulverizați sunt depuși deasupra substratului. Principalul avantaj al metodei de depunere ion-vacuum este absența necesității de a încălzi evaporatorul până la cea mai ridicată temperatură.

Mecanismul de origine a descărcării strălucitoare. O descărcare în descompunere poate fi urmărită în camere cu o presiune scăzută a gazului între 2 electrozi de fier, cărora li se aplică o tensiune mare de până la 1-4 kV. În acest caz, electrodul negativ este de obicei împământat. Catodul este o țintă cu o substanță pulverizată. Spațiul de aer este pompat în avans din cameră, apoi gazul este pornit până la o presiune de 0,6 Pa.

Descărcarea strălucitoare a căpătat propriul nume datorită prezenței în țintă (catod) a așa-numitei străluciri mocnite. Această strălucire este cauzată de o scădere uriașă a posibilității într-un strat strâns de încărcare spațială lângă catod. Adiacent regiunii TC este o sferă a spațiului întunecat Faraday, care se transformă într-o coloană pozitivă, care pare a fi o porțiune independentă a descărcării, deloc potrivită pentru alte straturi ale descărcării.

Lângă anod, în plus, există un strat ușor de încărcare spațială, numit strat de anod. Restul intervalului interelectrod este captat de plasma cvasi-neutră. În acest fel, o sclipire raster cu dungi întunecate și clare alternând poate fi urmărită în cameră.

Pentru trecerea curentului între electrozi este necesară o emisie stabilă de electroni din catod. Această emisie poate fi provocată sub presiune prin încălzirea catodului sau iradierea acestuia cu lumină ultravioletă. Acest tip de descărcare pare să nu fie auto-susținut.

Pulverizare ion-plasmă

Acoperire sub vid din aluminiu

În unele cazuri, în special la pulverizarea plasticului, se folosește placarea cu aluminiu, iar acest metal este un material destul de ușor și deloc rezistent la uzură, în acest caz fiind necesare niște metode științifice și tehnice speciale. Utilizatorul ar trebui să înțeleagă că cel mai bine este să protejeze astfel de componente de înfundare imediat după ștanțare și, în plus, este dăunător să folosești diferite pulberi și pulberi lubrifiante în matrițe.

Acoperire sub vid din aluminiu

Depunerea în vid a metalelor

Metalele care se evaporă la o temperatură sub punctul lor de topire pot fi încălzite prin trecerea directă a curentului, argintul și aurul sunt evaporate în navete din tantal sau wolfram. Acoperirea trebuie realizată într-o cameră de presiune< 10-4 мм рт.ст.

Depunerea în vid a metalelor

Pentru apariția unei descărcări strălucitoare independente, este necesar să se provoace emisia de electroni din catod prin aplicarea celei mai mari tensiuni de 2-4 kW între electrozi. Dacă tensiunea de intrare depășește posibilitățile de ionizare a gazului în cameră (de obicei Ar), în acest caz, ca urmare a ciocnirilor electronilor cu moleculele de Ar, metanul este ionizat cu formarea de ioni Ar+ încărcați pozitiv. Ca urmare, în zona spațiului negru catodic apare o descărcare spațială limitată și, prin urmare, un câmp galvanic puternic.

Ionii Ar+, dobândind energie în această regiune, elimină atomii materialului catodic, inițiind în același timp emisia de electroni secundari din catod. Această emisie este cea care deține descărcarea luminoasă independentă. Atomii intermediari din materialul catodului ajung la substrat și se depun pe planul acestuia.

Pulverizare ioni-plasmă în vid

Unitate de pulverizare în vid UVN

Designul este echipat cu un complex important de dispozitive și instrumente progresive care asigură depunerea de acoperiri de metale de sinteză a acestora și aliaje de PC cu proprietăți stabilite, aderență excelentă și uniformitate maximă pe o parte a zonei.

Un set de instrumente și dispozitive care sunt incluse în structura unității:

• unitate de control al sistemului de vid semi-automat (mecanic);
• concept de pulverizare cu magnetron în curent stabil (de la 1 până la 4 magnetroni);
• concept de incalzire (cu control si mentinere a temperaturii setate);
• conceptul de purificare a produselor pulverizate în zona de descărcare strălucitoare;
• conceptul de mutare a produselor într-un mediu de vid (carusel simplu sau planetar);
• vacuometru numeric;
• conceptul de control al contracarării filmelor în creștere;
• sursa de alimentare cu invertor magnetron (putere de până la 9 kW).

Instalație de acoperire în vid