Vákuová metalizácia - popis technológie, zariadenie a recenzie. Vákuové poťahovanie

Na zmenu základných vlastností kovu, plastu, keramiky alebo iných materiálov sa môže uskutočniť proces pokovovania. Vákuové pokovovanie je jednou z najbežnejších metód nanášania kovov, vďaka čomu sa vytvára ochranný povrch s určitými vlastnosťami, ktoré sú pre substrát neobvyklé. Pozrime sa podrobnejšie na vlastnosti technológie vákuovej metalizácie.

Technologický proces vákuovej metalizácie

Uvažovaný spôsob spracovania dielov sa používa už dlho. Vákuová metalizácia je proces založený na odparovaní a ukladaní kondenzátu materiálu na substrát. Medzi vlastnosti tohto procesu je potrebné poznamenať nasledujúce body:

1. Všestrannosť a vysoká účinnosť metódy určuje jej široké rozšírenie. V budúcnosti sa predpokladá rozsiahlejšie využitie procesu metalizácie polymérnych a iných materiálov. Vývoj uvažovanej metódy spracovania je spojený so zdokonaľovaním používaných zariadení. Moderné vákuové stroje vám teda umožňujú automatizovať postup pokovovania dielov, zlepšiť kvalitu získaných povrchov a znížiť náklady na získané výrobky. Jedinou prekážkou rozvoja tohto odvetvia sú vysoké náklady na moderné vybavenie a ťažkosti, ktoré vznikajú pri jeho inštalácii, používaní a údržbe.
2. Technologický proces vákuovej metalizácie je pomerne zložitý, výsledok odráža stav každého stupňa. Keď sa materiál, ktorý sa má stať budúcim povlakom, zahrieva, prechádza veľkým počtom zmien. Príkladom je, že povlak sa najskôr vyparí, potom dôjde k adsorpcii, po ktorej dôjde ku kondenzácii a kryštalizácii na fixáciu vrstvy na povrchu.
3. Kvalita získaného výsledku je ovplyvnená dostatočne veľkým počtom faktorov, medzi ktoré patrí fyzikálno-chemické vlastnosti substrátu, podmienky metalizácie, ktoré je možné zachovať.
4. Tvorba naneseného povlaku počas metalizácie prebieha v dvoch hlavných etapách: prenos energie a hmoty zo zdroja na povrch a ich distribúcia po celom substráte.

Zariadenie na vákuovú metalizáciu

Technológia vákuového pokovovania je vhodná na spracovanie širokej škály dielov. Príkladom sú plastové alebo plastové rolky.

Typická technológia pozostáva z niekoľkých hlavných etáp:

1. Príprava dielu na prebiehajúci proces. Medzi požiadavkami, ktoré sa vzťahujú na diel, je možné zaznamenať absenciu ostrých hrán a skrytých oblastí pred priamym vniknutím kondenzátu. Vákuové pokovovanie plastov alebo iných materiálov je možné len vtedy, ak tvar obrobku nie je komplikovaný.
2. Odmasťovanie a sušenie. Niektoré materiály môžu obsahovať veľké množstvo adsorbovanej vlhkosti, ako napríklad polyméry. Sušenie sa vykonáva pri teplote asi 80 stupňov Celzia, doba výdrže je 3 hodiny. Odmasťovanie sa už v prípravnej fáze vykonáva vo vákuovej komore. Technológia odmasťovania zabezpečuje odvinutie kotúča a vystavenie žeravému výboju. Ako ukazujú výsledky uskutočnených štúdií, žíhanie v štádiu prípravy polyméru priaznivo ovplyvňuje štruktúru uvažovaného materiálu, pretože index vnútorného napätia je výrazne znížený. Vákuové pokovovanie by sa malo vykonávať s výnimkou možnosti pokrčenia vo fáze prípravy obrobku, pretože ich možno nazvať defektmi.
3. Štádium aktivačnej povrchovej úpravy. Vákuová metalizácia plastov a iných materiálov zahŕňa povrchovú aktiváciu. V tomto prípade je možné použiť rôzne spôsoby aktivácie, ktorých výber závisí od vlastností samotného materiálu. Tento proces je určený na zvýšenie indexu priľnavosti povrchu.
4. Nanášanie látky na povrch. Vo väčšine prípadov sa vákuové pokovovanie hliníka alebo inej zliatiny uskutočňuje metódou odporového naparovania pod vplyvom teploty. Technológia odparovania volfrámu sa používa oveľa menej často, pretože ide o ohrev média na nízku teplotu, v dôsledku čoho sa výparník zničí v čo najkratšom čase.
5. Záverečná fáza sa týka kontroly kvality metalizácie. Ak je nanesená vrstva dekoratívna, potom kontrola kvality vo väčšine prípadov spočíva v zaznamenávaní optických vlastností. Okrem toho sa dbá na rovnomernosť nástreku, pevnosť spojenia povrchovej vrstvy a štruktúry.

Výsledok vákuovej metalizácie

Technológia vákuového pokovovania plastov a iných materiálov je zložitá, pre získanie kvalitného povrchu je potrebné dodržať všetky podmienky spracovania.

Rozsah vákuovej metalizácie

Pri zvažovaní rozsahu tejto technológie si všimneme, že ju možno použiť na nátery nasledujúcich materiálov:

1. plast;
2. hliník;
3. rôzne polyméry;
4. sklo;
5. keramika;
6. kovy.

Najrozšírenejšie je pokovovanie plastových výrobkov. Je to spôsobené tým, že týmto spôsobom produkt vyrobený z lacného plastu získava atraktívnejší vzhľad.

Ak potrebujete ušetriť na výrobe, no zároveň zabezpečiť vysoké dekoratívne kvality, striekame hliník alebo iné kovy.

Príkladom je výroba automobilových dielov, ktoré sa používajú pri výzdobe interiérov. Čínske a japonské automobilky už dlho začali používať predmetnú technológiu na zníženie nákladov na svoje autá. Súčasne sa použitie vákuovej metalizácie uskutočňuje nielen na dekoratívne účely, vďaka vyššej pevnosti povrchovej vrstvy časti vydržia dlhšie, stupeň trenia klesá. Pokovovanie však nezlepšuje pevnosť celého polymérneho produktu.

Táto technológia sa používa aj pri výrobe rôznych vecí používaných v každodennom živote, lacných šperkov. Široká distribúcia je spôsobená skutočnosťou, že povrchová vrstva sa počas dlhej doby prevádzky neopotrebuje. Doteraz používané technológie striekania neumožňovali vytvorenie vysokej priľnavosti medzi podkladom a dekoratívnym náterom.

Výhody vákuového pokovovania

Táto technológia má pomerne veľké množstvo výhod:

1. Schopnosť automatizovať proces. Ako už bolo uvedené, inštalované zariadenie umožňuje čo najviac automatizovať príslušný proces, čím sa znižuje pravdepodobnosť defektov spôsobených ľudskou chybou.
2. Výsledný povrch bude jednotný, čo poskytuje atraktívny vzhľad a vysoký výkon dielu. Povrch polymérov po metalizácii spravidla pripomína leštený kov.
3. Pri dodržaní technológie nástreku môže povrchová vrstva vydržať mnoho rokov. Stupeň kontroly kvality umožňuje eliminovať možnosť odštiepenia povrchovej striekanej vrstvy alebo jej rýchleho obrusovania.
4. Týmto spôsobom je možné dodať produktu rôzne kvality: odolnosť proti korózii, elektrickú vodivosť, znížiť stupeň trenia, zvýšiť tvrdosť povrchu. Vo väčšine prípadov sa na zdobenie dielov používa vákuová metalizácia.
5. Hlavné úžitkové vlastnosti substrátu zostávajú prakticky nezmenené. Počas fázy sušenia sa materiál zahreje na teplotu, ktorá nevedie k reštrukturalizácii jeho štruktúry.
6. Táto technológia môže byť použitá v konečnej fáze výroby dielov. Pri správnom vykonaní všetkých etáp nie je potrebné zušľachťovať obrobky.

Ak vezmeme do úvahy nevýhody, potom treba poznamenať zložitosť procesu prechodu striekanej látky z jedného stavu do druhého. Požadované podmienky je možné zabezpečiť iba pri inštalácii špeciálneho zariadenia. Preto je prakticky nemožné vykonať vákuovú metalizáciu s vysokou kvalitou povrchu vlastnými rukami.

Na záver poznamenávame, že aj malá hrúbka kovovej vrstvy na polymérnom povlaku môže dodať polymérom kovový lesk a elektrickú vodivosť a chrániť štruktúru pred vystavením slnečnému žiareniu a atmosférickému starnutiu. V tomto prípade môže mať vytvorená vrstva hrúbku iba niekoľkých zlomkov milimetra, vďaka čomu zostáva hmotnosť produktu prakticky nezmenená. Okrem toho vám vákuová metalizácia umožňuje získať úplne jedinečný materiál, ktorý bude mať pružnosť a ľahkosť, ako aj vlastnosti, ktoré sú kovom vlastné.

Vákuové striekanie je prenos látky (jej častíc), ktorá je nastriekaná na pevný povrch. Vykonáva sa metódou konvekčného pohybu s tlakom asi 1 Pa. Počas naprašovania sa každá častica správa úplne inak. Niektoré sa dokážu odraziť od striekaného povrchu, iné - prispôsobiť sa, ale po chvíli úplne opustia povrch. A len malá časť sa môže zakoreniť v tele opeľovanej látky, takže zariadenie na vákuové nanášanie je pomerne zložité zariadenie. Ak používate vysokú energiu spolu s vysokou teplotou, ale zároveň máte malú chemickú afinitu k materiálu, väčšina častíc sa odrazí od povrchu.

Vlastnosti vákuovej nanášacej jednotky

Teplota, nad ktorou sa odráža celý objem častíc depozície, ako aj častíc, ktoré nie sú schopné interagovať s látkou, sa nazýva kritický teplotný bod vákuovej depozície. Počas striekania je potrebné starostlivo sledovať, aby značka teploty nedosiahla maximálnu neprijateľnú hodnotu.

Táto hodnota je úplne závislá od pôvodu materiálu, vlastností pracovného povrchu, jeho stavu. Preto, aby bolo možné použiť najvyššiu hodnotu teploty pri inštalácii vákuového nanášania, je potrebný dobrý stav pracovnej roviny, potom bude film látky vyrobený profesionálne a dostatočne pevne.

Použitie filmov vo vákuovej nanášacej jednotke

Existuje aj pojem hustoty kritického tlaku. Kritická tlaková hustota je minimálna hodnota hustoty, pri ktorej je film adsorbovaný a nie je schopný prijímať častice rozprašovaním. Hlavnou úlohou postreku je nedosiahnuť takú hustotu, v ktorej by ich látka, na ktorú sú opelené častice nanesené, neprijímala pre svoje zlé technické vlastnosti.

Fólie sa delia podľa štruktúry podľa kvality nanášania, technických vlastností a pôvodu materiálu. Filmy sú:

amorfný;
- monokryštalický;
- polykryštalický.

Amorfné - to sú filmy, ktoré majú sklenený povlak. Monokryštálové filmy majú tvrdší povrch a vo svojich funkciách sú prakticky polovodičové. Polykryštalické filmy zahŕňajú zliatiny, kovy a Si. Pri inštalácii vákuového nanášania sa používajú hlavne monokryštálové filmy, pretože majú najlepšie technické vlastnosti a sú schopné odolať pomerne veľkému zaťaženiu počas prevádzky.

Princíp činnosti zariadení na vákuové nanášanie

Pre zachovanie technických vlastností a charakteristík vákuového nanášania sa po procese nanášania používa žíhanie (bez prerušenia vákua) pri vystavení vysokej teplote, pretože takýto postup celkom dobre pomáha zachovať úžitkové vlastnosti nanášaných materiálov. Teplota tohto žíhania je niekoľkonásobne vyššia ako teplota, pri ktorej prebiehalo vákuové nanášanie.

Keď prebieha zariadenie na vákuové nanášanie, odborníci sa snažia vytvoriť povrchovú štruktúru z jedného alebo viacerých materiálov, vďaka ktorým bude oveľa lepšia a efektívnejšia. Pri vákuovom nanášaní sa v závislosti od spôsobu nanášania filmu používajú metódy periodickej, semikontinuálnej a kontinuálnej expozície. Najpohodlnejšia a najefektívnejšia je kontinuálna metóda expozície.

Vákuové lakovacie systémy zahŕňajú mnoho funkcií. Najprv sa vytvorí vákuum, potom sa fóliový materiál nastrieka a odparí, prepravia sa diely, privedie sa energia a riadi sa režim vákuového nanášania, ako aj režim vlastností fólie.

Vákuové naprašovacie zariadenie

Všetky zariadenia tohto typu majú spravidla podobný dizajn, pozostávajúci z množstva prvkov. Hlavným pracovným telesom možno vďaka v nej umiestnenému technologickému zariadeniu nazvať horizontálna komora, v ktorej prebieha ukladanie. Systémy distribúcie a čerpania plynu sú navrhnuté tak, aby poskytovali požadované vákuum. Medzi dôležité pracovné jednotky zariadenia patria okrem iného aj zdroje, ktoré zabezpečujú odparovanie alebo rozprašovanie spracovávaných materiálov.

Každá jednotka vákuového nanášania má systém napájania a blokovania pracovných prvkov zodpovedných za zapnutie / vypnutie zariadenia. Napájacia skriňa je umiestnená mimo zariadenia. Požadovanú rýchlosť striekania na fólie, ich hrúbku, teplotu dielov a prevádzkovú teplotu a ďalšie ukazovatele reguluje predinštalovaný monitorovací a riadiaci systém. Všetky senzory súvisiace s týmto systémom sú vzájomne prepojené jedným mikroprocesorom.

Zariadenia sú vybavené aj špeciálnymi transportnými prvkami, pomocou ktorých sú diely dodávané do alebo z komory. Neoddeliteľnou súčasťou vybavenia sú aj rôzne pomocné zariadenia zariadení na vákuové nanášanie, vrátane sita, manipulátorov, klapiek inštalovaných vo vnútri pracovnej komory, zariadení na čistenie plynov a ďalších prvkov. Spracované materiály sú umiestnené na substrátoch, ktoré sa otáčajú okolo bubna na špeciálnych držiakoch. Počas jednej otáčky bubna prechádza každý substrát cez odparovaciu zónu na rôznych stranách.

Povrchová úprava vákuovým nanášaním kovov umožňuje zvýšiť pozitívne vlastnosti výrobkov z rôznych materiálov. Kovové časti sú chránené pred koróziou, lepšie vedú elektrický prúd a stávajú sa estetickejšie. Metalizácia plastových výrobkov umožňuje získať kvalitné a krásne diely z ľahších a lacnejších materiálov. To platí najmä pre automobilový priemysel, pretože metalizácia plastových komponentov dokáže výrazne znížiť hmotnosť áut. A metalizované srsť dodáva kožuchu exkluzivitu, originalitu a je novým trendom sezóny.

V spoločnosti "Alfa-K" si môžete objednať vákuové striekanie kovov na výrobky z rôznych materiálov vrátane kožušiny.

Metódy

Podstata technológie spočíva v tom, že v podmienkach vákua sa najmenšie kovové častice prenášajú na pracovnú plochu obrobku pomocou špeciálneho zariadenia. Pri tvorbe povlakov sa pôvodný kov odparuje, kondenzuje, absorbuje a kryštalizuje v plynnom prostredí, čím vzniká stabilný povlak. V závislosti od typu obrobku, vlastností kovového filmu a zvoleného režimu nanášania sa získa široká škála efektov. Striekať možno takmer akýkoľvek kov: hliník, nikel, chróm, meď, bronz, zlato, titán atď. Vzhľadom na špecifické vlastnosti a vlastnosti si každý kov vyžaduje iné spôsoby a techniky. Napríklad špeciálna technológia vyžaduje kvôli nízkej odolnosti proti opotrebovaniu vákuové nanášanie hliníka. Preto v našej spoločnosti pracujú len vysokokvalifikovaní a skúsení špecialisti. Metalizácia sa vykonáva rôznymi spôsobmi.

Vákuová plazma

V takýchto systémoch sa pod určitým tlakom plynu vytvára pokovovaný povlak silným zahriatím zdroja kovu, v dôsledku čoho sa odparuje a častice sa usadzujú na obrobku. Fotoaparát môže byť kovový, sklenený, nevyhnutne s vodným chladiacim systémom. Na ohrev striekaného prvku sa používajú tieto výparníky:

• drôtený alebo páskový volfrámový alebo molybdénový priamo vyhrievaný výparník;
• elektrón-radiálny, vytvárajúci ohrev pomocou elektrického bombardovania.

V súlade so zdrojovým kovom alebo zliatinou, ktorú je potrebné nastriekať na diel, je nastavená teplota ohrevu vo výmenníku tepla, môže dosiahnuť 20 000 ° C. Ak kov, ktorý sa má striekať, nemá veľmi dobrú priľnavosť k materiálu obrobku, najskôr sa nanesie primárna vrstva kovu s vyššími adhéznymi vlastnosťami.

Iónové vákuum

Hlavnou výhodou tejto metódy je absencia potreby veľmi silne zahrievať výparník. Kov sa rozprašuje pod vplyvom bombardovania záporne nabitými iónmi plynu. Vytvorenie takéhoto prostredia je možné vďaka špeciálnym výbojom vo vnútri pracovnej komory. K tomu zariadenie využíva magnetický systém s chladením. Medzi 2 elektródami privedením vysokého napätia až 4 kV vzniká žeravý výboj na rozprašovanie nastriekaného prvku. V pracovnej komore vzniká plynné médium s tlakom do 0,6 Pascalu. Podľa podobného princípu sa na špecializovaných zariadeniach vykonáva aj vákuové iónovo-plazmové striekanie.

Povrchy vhodné na nástrek

Akékoľvek predmety, ktoré vydržia teplo až do 80 ° C a vystavenie špecializovaným lakom. Výhodou technológie je, že na to, aby výrobky získali efekt medených povlakov, zrkadlového chrómovania, pozlátenia, niklovania, nie je potrebné povrchy predleštiť. Častejšie sú diely vyrobené z plastu, skla, kovových zliatin, rôznych polymérnych a keramických výrobkov potiahnuté vákuovou metalizáciou. Menej často, ale stále, sa táto technológia používa na mäkšie materiály, ako je drevo, textílie a kožušina.

Vzhľadom na dobrú kompatibilitu základne a náterov nevyžaduje spracovanie kovových polotovarov a výrobkov z kovových zliatin použitie dodatočného spotrebného materiálu. Zatiaľ čo polyméry musia byť najskôr natreté ochrannými a adhezívnymi zlúčeninami. Na zabránenie deformácii polymérových polotovarov a zníženie napätia v pracovnom prostredí pri vákuovej metalizácii sa používajú špeciálne modifikujúce komponenty a režimy difúzie materiálu.

Etapy metalizácie

Technologický proces vákuového nanášania kovu na rôzne výrobky zahŕňa niekoľko po sebe nasledujúcich etáp:

• Detailná príprava. Je dôležité, aby mal obrobok čo najjednoduchší tvar, bez ťažko dostupných miest na usadzovanie kondenzátu.
• Aplikácia ochrany. Na polymérové ​​báze s obsahom nízkomolekulárnych plnív je potrebné aplikovať antidifúzny náter.
• Sušenie. Po dobu 3 hodín sa diely sušia pri 80 stupňoch Celzia, čo umožňuje odstrániť absorbovanú vlhkosť.
• Odmasťovanie. Vo vákuovej komore sa obrobok odmasťuje pomocou žeravého výboja. To je obzvlášť dobré pre štruktúru polymérov.
• aktivačné spracovanie. Spôsob spracovania sa volí v závislosti od materiálu výrobku, pred metalizáciou je potrebné zvýšiť priľnavosť povrchu.
• Striekanie kovov. Kondenzáciou sa na obrobku vytvorí metalizovaná vrstva.
• Kontrola kvality náteru. Dekoratívne časti sú kontrolované na rovnomernosť nástreku a jeho pevnosť. Technické produkty sú dodatočne testované lepiacou páskou, ultrazvukovými vibráciami, trením atď.

Metalizačné zariadenia sú pomerne zložité a drahé zariadenia, ktoré spotrebúvajú veľa elektriny. Na vytvorenie zložitého technologického cyklu je potrebná pomerne priestranná miestnosť, pretože by sa malo umiestniť niekoľko multifunkčných zariadení. Hlavné komponenty vákuového systému:

• Napájacia a riadiaca jednotka v spojení so zdrojom kondenzovaných kovov.
• Systém rozvodu plynu, ktorý vytvára vákuový priestor a reguluje toky plynu.
• Pracovná komora pre vákuovú metalizáciu.
• Blok tepelnej kontroly, kontrola hrúbky a rýchlosti nanášania, vlastnosti povlakov.
• Dopravná jednotka je zodpovedná za zmenu polohy obrobkov, ich prísun a odoberanie z komory.
• Blokovacie zariadenia, plynové filtre, klapky a ďalšie pomocné zariadenia.

Magnetrónové a iónovo-plazmové vákuové zariadenia môžu byť rôznej veľkosti, od malých s komorami s objemom niekoľkých litrov až po veľmi veľké s objemom komory niekoľko metrov kubických.

Alfa-K má dostatočnú výrobnú kapacitu a vhodné vybavenie na poskytovanie rôznych metód vákuového nanášania. Môžeme objednať iónovo-plazmové lakovanie výrobkov z akýchkoľvek materiálov s kovmi ako je titán, meď, hliník, mosadz, chróm, rôzne zliatiny atď. Garantujeme vysokú kvalitu práce a lojálne ceny.

 Vákuová depozícia je založená na vytváraní usmerneného prúdenia častíc (atómov, molekúl, zhlukov) nanášaného materiálu na povrch výrobkov a ich kondenzácii.
Proces zahŕňa niekoľko etáp: prechod striekanej látky alebo materiálu z kondenzovanej fázy do plynnej fázy, prestup molekúl plynnej fázy na povrch produktu, ich kondenzáciu na povrchu, tvorbu a rast zárodkov, resp. vytvorenie filmu.
  Vákuové poťahovanie- prenos častíc striekanej látky zo zdroja (miesta jej prechodu do plynnej fázy) na povrch dielu sa uskutočňuje po priamočiarych trajektóriách pri vákuu 10 -2 Pa a menej (vákuové odparovanie) a difúziou a konvekčným prenosom v plazme pri tlakoch 1 Pa (katódové naprašovanie) a 10 -1 -10 -2 Pa (magnetrónové a iónovo-plazmové naprašovanie). Osud každej častice striekanej látky pri dopade na povrch dielu závisí od jeho energie, povrchovej teploty a chemickej afinity materiálov filmu a dielu. Atómy alebo molekuly, ktoré sa dostali na povrch, sa môžu od neho buď odrážať, alebo adsorbovať a po určitom čase ho opustiť (desorpcia), alebo adsorbovať a vytvárať na povrchu kondenzát (kondenzácia). Pri vysokých energiách častíc, vysokej povrchovej teplote a nízkej chemickej afinite sa častica odráža od povrchu.
 Povrchová teplota súčiastky, nad ktorou sa od nej odrážajú všetky častice a netvorí sa film, sa nazýva kritická teplota vákuovej depozície; jeho hodnota závisí od povahy fóliových materiálov a povrchu dielu a od stavu povrchu. Pri veľmi nízkych tokoch odparujúcich sa častíc, aj keď sú tieto častice adsorbované na povrchu, ale zriedkavo sa vyskytujú s inými podobnými časticami, sú desorbované a nemôžu vytvárať zárodky; film nerastie. Kritická hustota toku odparených častíc pre danú povrchovú teplotu je najnižšia hustota, pri ktorej častice kondenzujú a vytvárajú film.
 Štruktúra nanesených filmov závisí od vlastností materiálu, stavu a teploty povrchu a rýchlosti nanášania. Filmy môžu byť amorfné (sklovité, napr. oxidy, Si), polykryštalické (kovy, zliatiny, Si) alebo monokryštalické (napr. polovodičové filmy získané epitaxiou molekulárneho lúča). Pre zefektívnenie štruktúry a zníženie vnútorného mechanického namáhania fólií, zvýšenie stability ich vlastností a zlepšenie priľnavosti k povrchu výrobkov ihneď po nanesení bez porušenia vákua sa fólie žíhajú pri teplotách mierne vyšších ako je povrchová teplota počas nanášania. . Často sa pomocou vákuového nanášania vytvárajú viacvrstvové filmové štruktúry z rôznych materiálov.
  Vákuové striekanie používa sa v planárnej technike polovodičových mikroobvodov, pri výrobe tenkovrstvových hybridných obvodov, produktov piezotechniky, akustoelektroniky a pod. (nanášanie vodivých, dielektrických, ochranných vrstiev, masiek a pod.), v optike (nanášanie antireflexných, reflexných , a iné nátery), obmedzené - pri pokovovaní povrchu plastových a sklenených výrobkov, tónovaní autoskiel. Vákuovým nanášaním sa nanášajú kovy (Al, Au, Cu, Cr, Ni, V, Ti atď.), zliatiny (napríklad NiCr, CrNiSi), chemické zlúčeniny (silicídy, oxidy, boridy, karbidy atď.).

 
Ryža. P2.1.

 Na vákuové nanášanie sa používa procesné zariadenie s periodickým, polokontinuálnym a kontinuálnym pôsobením. Zariadenia s periodickou činnosťou vykonávajú jeden cyklus nanášania filmu s daným počtom naložených produktov. Priebežné inštalácie sa používajú v sériovej a hromadnej výrobe. Sú dvojakého typu: viackomorové a viacpolohové jednokomorové. Prvé pozostávajú z sekvenčne usporiadaných modulov nanášania, v každom z nich sa uskutočňuje nanášanie filmov určitých materiálov alebo ich tepelné spracovanie a riadenie. Moduly sú vzájomne prepojené plavebnými komorami a dopravným zariadením. Viacpolohové jednokomorové inštalácie obsahujú niekoľko naprašovacích postov (umiestnených v jednej vákuovej komore) spojených dopravným zariadením dopravníkového alebo rotačného typu. Hlavné komponenty a systémy zariadení na vákuové nanášanie sú nezávislé zariadenia, ktoré vykonávajú špecifikované funkcie:
  vytvorenie vákua;
  odparovanie alebo striekanie filmového materiálu;
  Doprava a nanášanie náterov;
  Kontrola režimov vákuového nanášania a vlastností filmu;
  napájací zdroj.

  Vákuové lakovne

  Vákuová odporová naprašovacia jednotka série DV-502B (obr. A2.2.) (táto jednotka je stolná)

Ryža. P2.2.

 Inštalácia VATT1600-4DK (obr. P2.4.) je určená na nanášanie kombinovaného náteru, ktorý môže pozostávať z vrstvy kovu, vrstvy tejto zlúčeniny kovu (oxid, nitrid, karbid) a vrstvy SiOx.

Ryža. P2.3.

 Pomocou rôznych zlúčenín titánu je možné získať rôzne odtiene zlatej, modrej, zelenej, čiernej a niektorých ďalších farieb (obr. A2.4.). Nátery možno aplikovať na plechy z nehrdzavejúcej ocele s akoukoľvek povrchovou úpravou: zrkadlovou, brúsenou, dekoratívnou textúrou alebo hladkou matnou. Rozmery vákuovej jednotky umožňujú striekanie plechov o veľkosti 1500x3000 mm. Plechy po nástreku môžu byť pokryté samolepiacou ochrannou fóliou. Náklady na postrek - od 700 rubľov / m2.

 

Ryža. P2.4. Použitie vákuovej depozície.

Nehrdzavejúca oceľ:

 Nerezový substrát sa používa na vákuové nanášanie s nitridom titánu.
  elegancia a pôvab vo výzdobe;
  Odolnosť proti korózii, odolnosť voči poveternostným vplyvom;
  Dodržiavanie najprísnejších hygienických požiadaviek;
 jednoduchá starostlivosť a odolnosť;
  tepelná odolnosť a požiarna bezpečnosť;
  · vynikajúca kombinácia s inými dokončovacími materiálmi (sklo, plast, drevo, kameň).

Technické údaje:

  Materiál podkladu – nehrdzavejúca oceľ, 08X18H10 (AISI 304);
  Hrúbka podkladu 0,5 mm – 1,5 mm;
  Povlak z nitridu titánu, hrúbka 0,2-6 mikrónov;
  Farba povlaku - rôzne odtiene zlata;
  Rozptyl svetla – od zrkadlového po matný;
  · Mechanické vlastnosti – umožňuje opakované ohýbanie a lisovanie za studena;
 · Odolnosť voči poveternostným vplyvom - nie menej ako 50 rokov.

Spôsob príjmu materiálu

 Povlak na nerezovú oceľ TIN, TiO2 a TiON získaný iónovo-plazmovým nástrekom vo vákuovej komore.
 Nerezové plechy sa po predbežnej úprave, ktorá zabezpečuje vysokú odrazivosť náteru, vložia do utesnenej vákuovej komory. Počas procesu striekania vzniká v komore hlboké vákuum, ktoré zabezpečuje požadovanú farbu a trvácnosť náterov.
 Pri iónovo-plazmovom striekaní vyrazia vysokoenergetické plazmové ióny z povrchu titánového plechu atómy titánu, ktoré sa pri prechode cez vysoko riedky oxidujúci oblak dusíka alebo kyslíka vnesú do substrátu.
 Tento proces zabezpečuje dobrú priľnavosť a dekoratívne vlastnosti náteru.
 Technológie vákuového nanášania sú mimoriadne energeticky náročné a v mnohých krajinách sa stávajú okrajovým produktom. Mnoho spoločností nahrádza vákuovú depozíciu produktívnejšou a lacnejšou atmosférickou plazmovou depozíciou.
  Vlastnosti a vlastnosti materiálu:
 Vysokú atmosferickú a antikoróznu odolnosť dekoračného náteru potvrdzuje certifikát zhody GOST č. СХ02.1.3,0040 zo dňa 18.09.96. a je 50 rokov v mestskej atmosfére;
 Akúkoľvek farbu je možné dosiahnuť, avšak technologický postup je odladený pre tri hlavné farby: imitácia farby zlata - povlak TiN, modrá - povlak TiO2, imitácia farby čerstvej medi - povlak TiON;
 Reflexná schopnosť krytiny - 60-70%;

Oblasti použitia:

  Zastrešenie kupol kostolov a striech budov;
  Vonkajšia reklama (tabuľky, trojrozmerné a ploché písmená z nehrdzavejúcej ocele);
  Dekoratívny dizajn budov a interiérov;
  Obnova kultúrnych pamiatok;
 ·Výroba fragmentov suvenírov a doplnkov.
 Vákuové nanášanie sa používa na výrobky zo železných kovov aj iných kovov, používa sa rôzne nanášanie, vrátane zlata, striebra (obr. A2.5.).

 

Ryža. P2.5. Použitie vákuovej depozície.

  Náterové materiály:
  TiN- nitrid titánu (zlatý bronz, zvýšená odolnosť proti opotrebovaniu);
  TiOx1Cx2Nx3- karbonid titánu
  Gr- chróm (biely);
  TiOx- oxid titaničitý (modrý, viacfarebný, perleťový);
  Nigr- nichróm (svetlosivá);
  ZrN- nitrid zirkónia (svetlo zlatý);
  aj hliník, meď a pod., na želanie zákazníka.
 Farba, tvrdosť a ďalšie parametre povlaku sa môžu líšiť v širokej škále materiálov a odtieňov.
 Dôležitými charakteristikami mikroobvodov sú rýchlosť, elektrické kontakty, formát matrice atď. Na zvýšenie jedného z najdôležitejších parametrov - rýchlosti - je potrebné zvýšiť vodivosť elektrických kontaktov. Najjednoduchší spôsob, ako to dosiahnuť, je vákuové nanášanie prvkov cez voľné masky. Zlato má veľmi dobrú vodivosť, čo umožňuje zvýšiť rýchlosť odovzdávania informácií.

Pamäťový čip PRAM od spoločnosti Intel (obr. A2.6.)

 Materiál: Zlato (striebro).

 
Ryža. P2.6.Čip Intel PRAM

Klzné ložiská odstredivých čerpadiel (obr. A2.6.)

 Najdôležitejšou vlastnosťou ložiska je jeho životnosť. Pre jej zvýšenie vyvinuli klzné ložiská špeciálnu technológiu detonačného nástreku s aplikáciou nanopráškov. V procese detonačného nástreku sa získali nanoštruktúrne povlaky s obsahom monokarbidu 62 %. Testy takýchto povlakov na trenie a opotrebenie vo vode ukázali, že majú znížený koeficient trenia, vysoké zaťaženie oderom v porovnaní s konvenčným keramickým práškovým povlakom.
 Technológie: vákuové nanášanie
 Priemysel: Elektronika a elektrotechnika
 Materiál: rýchlo vytvrdené magnetické prášky BZMP systému Nd-Fe-B.

Ryža. P2.6. Klzné ložisko

Vysokorýchlostný sprej

 Za najmodernejšiu technológiu nástreku sa považuje striekanie vysokorýchlostným plameňom. Karbidové povlaky nanášané vysokorýchlostným nástrekom, vo všetkých ohľadoch lepšie ako galvanizované povlaky, proces vzniku ktorého je uznávaný extrémne karcinogénne.
 Začiatkom 80-tych rokov sa objavili zariadenia na vysokorýchlostné naprašovanie, ktoré mali jednoduchší dizajn a vychádzali z klasickej schémy LRE, s prietokom plynu viac ako 2000 m/s. Hustota povlaku dosahuje 99%. Ako nanášaný materiál sa používajú prášky karbidov, karbidov kovov, zliatiny na báze Ni, Cu atď.. Lavalova dýza. Na obr. P2.7. je uvedená schéma postrekovača systému VSN.

Ryža. P2.6. Schéma vysokorýchlostného práškového rozprašovača:
1 - prívod prášku (axiálny); 2 - prívod kyslíka; 3 - prívod paliva;
4 - prívod prášku (radiálne); 5 - kufor.

Navigácia:

Nasledujú obdobia vákuovej depozície:

• Tvorba plynov (pár) z prvkov, ktoré tvoria povlak;
• Transport pár do substrátu;
• Kondenzácia pár v substráte a vývoj depozície;
• Do skupiny metód vákuovej depozície patria nasledujúce technologické procesy, ako aj reaktívne typy týchto akcií.

Metódy tepelného nástreku:

• Odparovanie elektrickým lúčom;
• Odparovanie laserovým lúčom.

Vákuové oblúkové odparovanie:

• Surovina sa odparuje v katódovom bode galvanického oblúka;
• Epitaxia molárneho lúča.

Rozptyl iónov:

• Prvotná surovina sa rozprašuje bombardovaním heteropolárnym prúdením a pôsobí na substrát.

Magnetrónové naprašovanie:

• Postrek s heteropolárnou asistenciou;
• Iónová implantácia;
• Fokusovaný iónový lúč.

Vákuové poťahovanie

Aplikácia

Vákuové lakovanie sa používa na tvarovanie prvkov, zariadení a vybavenie multifunkčných povlakov v rovine - vodivé, izolačné, oteruvzdorné, koróziivzdorné, eróziivzdorné, proti treniu, proti zadretiu, bariérové ​​a pod. aplikujte dekoratívne nátery, napríklad pri výrobe pozlátených hodiniek a okuliarových rámov. Jediný z kľúčových úkonov mikroelektroniky, kde sa používa za účelom nanášania vodivých obalov (metalizácia). Vákuové lakovanie sa používa na získanie optických povlakov: antireflexné, reflexné, filtračné.

Ako materiály na nanášanie sú určené terče z rôznych látok, kovov (titán, hliník, volfrám, molybdén, železo, nikel, meď, grafit, chróm), ich zliatiny a syntézy (Si02, Ti02, Al203). Vo vedeckej a technickej sfére je možné pridávať elektrochemicky dynamický metán, napríklad acetylén (na účely náterov, ktoré obsahujú uhlík), dusík, vzduch. Chemická reakcia v rovine substrátu sa aktivuje zahrievaním alebo ionizáciou a disociáciou plynu jednou alebo druhou konfiguráciou série plynov.

S podporou metód vákuového nanášania sa získajú depozície s hrúbkou niekoľkých angstromov až niekoľkých mikrónov, spravidla po nanesení rovina nevyžaduje dodatočné spracovanie.

Metódy vákuového nanášania

Vákuové nanášanie - prenos prvkov striekaného materiálu zo zdroja (zóna jeho prechodu do plynnej fázy) do roviny dielu sa vykonáva podľa priamočiarych trajektórií pri vákuu 10-3 Pa a nižšom (vákuum prchavosťou) a pomocou difúzneho a konvekčného prenosu v plazme pri tlakoch 1 Pa (katódový rozptyl) a 10-1-10-3 Pa (magnetrónový a iónovo-plazmový rozptyl). Osud niektorého zo zŕn striekaného prvku pri dopade na povrch dielu závisí od jeho energie, teploty roviny a chemickej afinity škrupinových látok a komponentov. Atómy alebo molekuly, ktoré dosiahli rovinu, majú možnosť buď sa od nej odraziť, alebo sa adsorbovať a po určitom čase ju opustiť (desorpcia), alebo sa adsorbovať a vytvoriť v rovine polykondenzát (zhustenie ). Pri najvyšších energiách zrna, vysokej rovinnej teplote a nízkej chemickej afinite je časť zobrazená na povrchu. Teplota roviny súčiastky, nad ktorou sa od nej odrážajú všetky častice a škrupina sa netvorí, sa nazýva nebezpečná teplota vákuovej depozície, jej úloha závisí od charakteru látok škrupiny a roviny súčiastky. a na stave lietadla. Pri veľmi malých prúdoch odparujúcich sa častíc, vrátane prípadu, keď sú tieto častice adsorbované v rovine, ale zriedka sa zrážajú s inými podobnými časticami, sú desorbované a nemôžu vytvárať primordia; škrupina nerastie. Nebezpečnou frekvenciou prúdu odparovacích prvkov pre prenášanú rovinnú teplotu je minimálna hustota, pri ktorej častice kondenzujú a vytvárajú film.

Metóda vákuového nanášania

Vákuové plazmové striekanie

Podľa tejto metódy vychádzajú tenké škrupiny s hrúbkou 0,02 až 0,11 μm v dôsledku zahrievania, odparovania a ukladania prvku na substrát v izolovanej komore pri zníženom tlaku plynu v ňom. V komore s podporou vákuovej pumpy vzniká maximálny vplyv zvyškových plynov približne 1,2x10-3 Pa.

Pracovnú komoru tvorí kovový alebo sklenený kryt s koncepciou vonkajšieho chladenia vodou. Komora je umiestnená v hlavnej doske a tvorí s ňou vákuovo tesné spojenie. Lepidlo, v ktorom sa striekanie vykonáva, je upevnené na držiaku. K substrátu prilieha elektrický ohrievač, ktorý ohrieva substrát až na 2500-4500 °C, aby sa zlepšila priľnavosť nastriekanej škrupiny. Výmenník tepla obsahuje ohrievač a zdroj striekaného prvku. Trhací uzáver uzatvára prúdenie pary z výparníka k podkladu. Náter trvá počas doby, keď klapka nie je uzavretá.

Na ohrev striekaného prvku sa používajú hlavne 2 typy výparníkov:

• Rovný drôtový alebo páskový odparovač vyrobený z volfrámu alebo molybdénu;
• Elektrón-radiálne výparníky s ohrevom odparovaného prvku elektrickým bombardovaním.

Na nanášanie filmov z viaczložkových látok sa používa rušivé odparovanie. Tým sa výmenník tepla zahreje až na 20 000 °C a posype práškom zo zmesi odparujúcich sa látok. Podobným spôsobom je možné získať kompozitné povlaky.

Niektoré známe pokovovacie materiály (napr. zlato) majú slabú priľnavosť ku kremíku a iným polovodičovým materiálom. V prípade zlej priľnavosti odparenej látky k podkladu sa prchanie položí v 2 vrstvách. Najprv sa na povrch substrátu nanesie vrstva zliatiny, ktorá má vynikajúcu priľnavosť k polovodičovému substrátu, ako je Ni, Cr alebo Ti. Potom sa nastrieka hlavná vrstva, v ktorej bola predtým vynikajúca priľnavosť k podvrstve.

Vákuové plazmové striekanie

Ión-vákuová depozícia

Táto metóda spočíva v rozprašovaní substancie aplikovaného prvku, ktorý je pod negatívnym potenciálom, v dôsledku bombardovania pasívnymi iónmi plynu, ktoré vznikajú pri budení žeravého výboja zvnútra vákuovej nanášacej štruktúry.

Materiál záporne nabitej elektródy sa rozpráši predtým, ako ho zasiahnu ionizované atómy pasívneho plynu. Tieto rozdrvené medziľahlé atómy sú uložené na vrchu substrátu. Hlavnou výhodou iónovo-vákuovej metódy depozície je absencia potreby zahrievania výparníka na najvyššiu teplotu.

Mechanizmus vzniku žeravého výboja. Rozpadajúci sa výboj možno vysledovať v komorách s nízkym tlakom plynu medzi 2 železnými elektródami, na ktoré je privedené veľké napätie až do 1-4 kV. V tomto prípade je záporná elektróda zvyčajne uzemnená. Katóda je terč s naprášenou látkou. Z komory sa vopred odčerpá vzduchový priestor, potom sa spustí plyn až do tlaku 0,6 Pa.

Žiarivý výboj získal svoj vlastný názov vďaka prítomnosti takzvanej tlejúcej žiary v terči (katóde). Toto iskrenie je spôsobené obrovským poklesom možnosti v tesnej vrstve vesmírneho náboja v blízkosti katódy. K oblasti TC prilieha guľa Faradayovho tmavého priestoru, ktorá sa mení na kladný stĺpec, ktorý sa javí ako nezávislá časť výboja, ktorá nie je nijako vhodná pre iné vrstvy výboja.

V blízkosti anódy sa navyše nachádza ľahká vrstva vesmírneho náboja, nazývaná anódová vrstva. Zvyšok medzielektródového intervalu je zachytený kvázi-neutrálnou plazmou. Týmto spôsobom je možné vo fotoaparáte vysledovať rastrový lesk so striedajúcimi sa tmavými a jasnými pruhmi.

Pre prechod prúdu medzi elektródami je potrebná stabilná emisia elektrónov z katódy. Táto emisia môže byť vyvolaná pod nátlakom zahrievaním katódy alebo jej ožiarením ultrafialovým svetlom. Zdá sa, že tento druh výtoku nie je samoudržateľný.

Iónové plazmové rozprašovanie

Vákuové lakovanie hliníka

V niektorých prípadoch, najmä pri striekaní plastov, sa používa hliníkové pokovovanie a tento kov je pomerne ľahký materiál a vôbec nie je odolný proti opotrebovaniu, v tomto prípade sú potrebné špeciálne vedecké a technické metódy. Používateľ by mal pochopiť, že je najlepšie chrániť takéto komponenty pred upchatím ihneď po razení a navyše je škodlivé používať rôzne mazacie prášky a prášky do foriem.

Vákuové lakovanie hliníka

Vákuové nanášanie kovov

Kovy, ktoré sa vyparujú pri teplote pod ich bodom topenia, sa môžu zohriať priamym prechodom prúdu, striebro a zlato sa odparujú v člnoch z tantalu alebo volfrámu. Náter musí byť vyrobený v tlakovej komore< 10-4 мм рт.ст.

Vákuové nanášanie kovov

Pre vznik nezávislého žeravého výboja je potrebné vyvolať emisiu elektrónov z katódy privedením najvyššieho napätia 2-4 kW medzi elektródy. Ak vstupné napätie presahuje možnosti ionizácie plynu v komore (spravidla Ar), v tomto prípade v dôsledku zrážok elektrónov s molekulami Ar dochádza k ionizácii metánu za vzniku kladne nabitých iónov Ar+. V dôsledku toho sa v zóne katódového čierneho priestoru objaví obmedzený priestorový výboj a teda silné galvanické pole.

Ióny Ar+, ktoré získavajú energiu v tejto oblasti, vyraďujú atómy materiálu katódy a súčasne iniciujú emisiu sekundárnych elektrónov z katódy. Je to táto emisia, ktorá drží nezávislý žeravý výboj. Medziľahlé atómy z materiálu katódy sa dostanú k substrátu a uložia sa na jeho rovine.

Vákuové iónovo-plazmové striekanie

Vákuová striekacia jednotka UVN

Konštrukcia je vybavená dôležitým komplexom progresívnych zariadení a prístrojov, ktoré zabezpečujú nanášanie povlakov kovov ich syntézy a PC zliatin s osvedčenými vlastnosťami, výbornou priľnavosťou a najvyššou rovnomernosťou na časti plochy.

Sada nástrojov a zariadení, ktoré sú zahrnuté v štruktúre jednotky:

• poloautomatická (mechanická) riadiaca jednotka vákuového systému;
• koncepcia magnetrónového naprašovania v stabilnom prúde (od 1 do 4 magnetrónov);
• koncepcia vykurovania (s kontrolou a udržiavaním nastavenej teploty);
• koncepcia čistenia rozprašovaných produktov v zóne žeravého výboja;
• koncepcia pohybu produktov vo vákuovom prostredí (jednoduchý alebo planetárny karusel);
• numerický merač vákua;
• koncepcia kontroly protipôsobeniu rastúcich filmov;
• napájanie meniča magnetrónu (výkon do 9 kW).

Zariadenie na vákuové lakovanie