domov
Oskrba s hladno vodo
Predmet: Vakuumsko nanašanje. Vakuumske instalacije - uporaba in vrste vakuumskih inštalacij

Predmet: Vakuumsko nanašanje. Vakuumske instalacije - uporaba in vrste vakuumskih inštalacij

Glavni funkcionalni namen vakuumska naprava je ustvarjanje in vzdrževanje tehničnega vakuuma, ki se doseže s črpanjem mešanice iz sistema. Široka uporaba vakuumskih rastlin se nahaja v metalurški, tekstilni, kemični, avtomobilski, prehrambeni in farmacevtski industriji. Glavni deli instalacije vključujejo črpalko, ploščo s filtri, krmilno enoto kamere.

Navigacija:

Uporaba vakuumskih naprav

Vakuumske naprave se lahko uporabljajo za laboratorijske raziskave. Vključeno v mikroskope, kromatografe, uparjalnike in filtrirne sisteme. Za te namene je lahko primerna enota, ki ne bo zasedla velikega območja. Učinkovitost tovrstnih enot ni na prvem mestu. Najpogosteje je to forevakuumska ali turbomolekularna črpalka. Pri delu z agresivnimi plini je najboljša možnost membranska črpalka.

Vakuumski sistemi igrajo pomembno vlogo pri testna oprema. Zagotavljajo potrebno hitrost vzpenjanja letala. Da bi proces vzleta ali pristanka potekal uspešno, je potrebno zagotoviti visoko hitrost črpanja.

Suhe črpalke se uporabljajo za polprevodnike in razprševanje vakuumske naprave, za odlaganje materialov. Popoln za ustvarjanje ultra visokega vakuuma. Sem spadajo turbomolekularne in kriogene črpalke.

IN metalurška industrija aktivno uporabljali črpalke, ki imajo dovolj prepustnost. Biti morajo odporni proti obrabi, saj sta v sistemu prah in umazanija. Čeljustne in vijačne črpalke, ki izvajajo vakuumsko črpanje, se bodo popolnoma spopadle z nalogami v industrijski sferi. Lahko se uporabijo difuzijske črpalke.

Vakuumska enota 976A je laboratorijskega tipa. Namenjen je laboratorijskemu določanju nasičenosti asfaltnega betona z vodo. Delovna prostornina komore je 2 litra. Vakuumska enota lahko ustvari končni vakuum 1x10-2.

Elementi vakuumskih instalacij

Vakuumske naprave ustvarjajo in vzdržujejo delovni vakuum v določeni hermetični prostornini. Za to se praviloma uporabljajo elementi, ki imajo enak namen v različnih vrstah inštalacij. Vključujejo krmilno enoto s krmilnim stojalom, vakuumsko enoto, napo napravo, hladilne sisteme in vakuumski sistem ter pogon zvonastega dvigala. Vakuumski sistem je sestavljen iz črpalke katere koli vrste, vakuumske enote, cevovodov, merilnika vakuuma in elektromagnetnega puščanja.

Vakuumski sistemi Busch

Vakuumski sistemi Busch so predvsem visokokakovostne vakuumske črpalke. Podjetje proizvaja takšne naprave, kot je model z vrtljivimi lopaticami vakuumska črpalka R5. Je visoke kakovosti in zmogljivosti. Mejni tlak enote je od 0,1 do 20 hPa. Srednja hitrost črpanja doseže 1800 m3/h. Drugič, to so režnjevne črpalke in kompresorji. Eden od teh je model Mink. Pogosto se uporablja v industriji. Še posebej tam, kjer je treba vzdrževati konstanten nivo vakuuma. Mejni tlak je od 20 do 250 hPa. Hitrost črpanja lahko doseže 1150 m3/h.

Vakuumske instalacije Bulat

Primer naprav za nanašanje tankoslojnih premazov je model Bulat. Proizvaja nanašanje filma na vakuumsko-plazemski način. Lahko se prevleče z drugimi električno prevodnimi materiali. To so molibden, cirkonij, nitrid in karbonitrid. Sprva je bil model razvit za prevleko kovinskih protez. Inštalacija vključuje črpališče, predvakuumsko orodje in pripadajočo električno opremo.

Drugi proizvajalci vakuumskih sistemov

Agilent Technologies je eden največjih proizvajalcev vakuumske opreme. Podjetje je začelo s proizvodnjo vakuumskih črpalk, detektorjev puščanja, vakuumskih merilnikov, vakuumskih olj in drugih komponent sistemov.

Air Dimensions Inc. je specializirano za množično proizvodnjo visokokakovostnih membranskih črpalk, ki vzorčijo korozivne pline, kot tudi kompresorjev s suho membrano.

Edwards proizvaja laboratorijsko in industrijsko vakuumsko tehnologijo. Med njimi so vakuumske črpalke, vakuumski merilniki in drugo. pomožna oprema. Znana je po izdaji široke palete črpalk različnih vrst.

Obrati za vakuumsko nanašanje

S pomočjo enote za vakuumsko nanašanje (UVN) so različni deli prevlečeni s premazi, ki opravljajo prevodne, izolacijske, odporne proti obrabi, pregradne in druge funkcije. Ta metoda je najpogostejša med drugimi postopki mikroelektronike, pri katerih se uporablja metalizacija. Zahvaljujoč takšnim napravam je mogoče pridobiti antirefleksne, filtrirne in odsevne premaze.

Kot premazni materiali se lahko uporabljajo aluminij, volfram, titan, železo, nikelj, krom itd. Po potrebi lahko mediju dodamo acetilen, dušik in kisik. Aktivacija kemijska reakcija med segrevanjem, ionizacijo in disociacijo plina. Po postopku premazovanja dodatna obdelava ni potrebna.

Naprava UVN-71 P-3 je sposobna testirati tehnološko škropljenje. Ukvarja se z množično proizvodnjo različnih filmskih vezij. Z njegovo pomočjo se v pogojih visokega vakuuma proizvajajo tanki filmi. Uporabljena metoda je uporovno izparevanje kovin.

Vakuumska enota UV-24 proizvaja laboratorijske preiskave asfaltni beton. Pomaga določiti njegovo kakovost. Posebnost te enote - prisotnost dveh evakuiranih rezervoarjev, ki sta med seboj povezani.

Magnetronsko razprševanje

Pri magnetronskem razprševanju se tanek film nanese s katodnim razprševanjem. Naprave, ki uporabljajo to metodo, se imenujejo magnetronski razpršilci. Ta enota lahko prši številne kovine in zlitine. Pri uporabi v različnih delovnih okoljih s kisikom, dušikom, ogljikovim dioksidom itd. dobimo filme z različnimi sestavami.

ionsko razprševanje

Princip delovanja ionske instalacije v vakuumu - bombardiranje trdne snovi ioni. Ko substrat postavimo v vakuum, ga zadenejo atomi in nastane film.

Druge metode škropljenja

Vakuumsko nanašanje je mogoče izvajati s šaržno in kontinuirano opremo. Serijski obrati se uporabljajo za določeno število obdelovancev. V masovni ali serijski proizvodnji se uporabljajo neprekinjene instalacije. Obstajajo eno- in večkomorne vrste škropilne opreme. V večkomornih napravah so moduli za nanašanje razporejeni zaporedno. V vseh komorah se brizga določen material. Med moduli so zaporne komore in transportna transportna naprava. Ločeno izvajajo operacije ustvarjanja vakuuma, izhlapevanja filmskega materiala, transporta.

Vakuumske enote

Vakuumski vodni obročni črpalni agregat tipa VVN 12 odsesava zrak, neagresivne pline in druge zmesi, ki niso očiščene vlage in prahu. Plin, ki vstopa v obrat, ne zahteva čiščenja.

Vakuumska enota AVZ 180 je univerzalna, ima dober mejni preostali tlak, majhna teža ter je hiter in kompakten.

Tehnične značilnosti vakuumske navijalne enote AVZ 180.

Vakuumska enota AVR 50 je sposobna črpati zrak, neagresivne pline, hlape in parno-plinske mešanice iz vakuumskih prostorov. Ni namenjen za prečrpavanje zgornjih sestavkov iz ene posode v drugo. Sestavljen je iz dveh črpalk: NVD-200 in 2NVR-5DM.

Pozdravljeni prijatelji.


Torej, zgodba se je začela malo prej, ko smo imeli vakuumsko komoro. Njena pot do nas ni bila blizu in jo je mogoče opisati v ločeni zgodbi, a to je, kot pravijo, "povsem druga zgodba." Lahko samo rečem, da je še prej ljudem prinesla nekaj koristi v enem od laboratorijev univerze v Göttingenu.

Prva stvar, s katero smo začeli uporabljati vakuumsko komoro, je bila preizkušanje metode termičnega nanašanja kovin na substrate. Metoda je preprosta in stara kot svet. Tarča razpršene kovine, na primer srebro, se postavi v lonček iz molibdena. Postavljen okoli njega grelni element. Uporabili smo žico iz volfram-renijeve zlitine, ki smo jo navili v spiralo.

Celotna naprava za termično pršenje izgleda takole:

Orodja za termično brizganje kovin. A. Sestavljeno ( zaščitni zaslon in ventil odstranjen). Oznake: 1 – lonček, 2 – grelni element, 3 – parna cev, 4 – tokovni vod, 5 – termočlen, 6 – okvir vzorca.

Po prehodu toka (gre skozi tlačna tesnila v vakuumsko komoro) se spirala segreje, segreje čoln, v katerem se tudi ciljni material segreje in izhlapi. Oblak kovinskih hlapov se dvigne vzdolž parovoda in ovije telo, na katerega je potrebno nanesti kovinski film.

Sama metoda je enostavna in dobra, vendar ima tudi slabosti: velika poraba energije, težko je postaviti površine (telesa) v parni oblak, na katerega je treba nanesti film. Tudi oprijemljivost ni najboljša. velja za različne materiale, tudi za kovine, steklo, plastiko itd. V bistvu - v raziskovalne namene, saj smo obvladali le vakuumsko opremo.

Zdaj je čas za pogovor o vakuumskem sistemu. Poskusi so bili izvedeni v vakuumski komori, opremljeni z vakuumskim sistemom, sestavljenim iz rotacijske predvakuumske in turbomolekularne črpalke, ki zagotavlja preostali tlak 9,5 10 -6 - 1,2 10 -5 mm Hg.
Če se na prvi pogled zdi, da ni težko, potem v resnici ni. Prvič, sama komora mora imeti potrebno tesnost za vzdrževanje visokega vakuuma. To dosežemo s tesnjenjem vseh funkcionalnih prirobnic in odprtin. Zgornji in spodnji pokrovi prirobnice imajo načeloma enake gumijasta tesnila, kot tudi najmanjše luknje, namenjene vgradnji oken, senzorjev, naprav, tlačnih tesnil in drugih pokrovov prirobnic, le z veliko večjim premerom. Na primer za zanesljivo tesnjenje takšne luknje


Zahteva prirobnico, tesnilo in pritrdilne elemente, kot je prikazano na tej fotografiji.


Ta senzor meri vakuum v komori, signal iz njega gre v napravo, ki prikazuje nivo visokega vakuuma.

Vakuum zahtevane ravni (npr. 10-5 mm Hg) se doseže na naslednji način. Najprej se s predvakuumsko črpalko izčrpa nizek vakuum do stopnje 10-2. Ob dosegu te stopnje se vklopi visokovakuumska črpalka (turbomolekularna), katere rotor se lahko vrti s hitrostjo 40.000 vrt/min. Hkrati predvodna črpalka še naprej deluje - črpa tlak iz same turbomolekularne črpalke. Slednji je precej muhasta enota in njegova "tanka" naprava je igrala določeno vlogo v tej zgodbi. Uporabljamo japonsko vakuumsko turbomolekularno črpalko Osaka.

Zrak, izčrpan iz komore z oljnimi hlapi, je priporočljivo izpustiti v ozračje, saj lahko drobne kapljice olja "poškropijo" ves prostor.

Po tem, ko smo se ukvarjali z vakuumskim sistemom in obdelali termično nanašanje, smo se odločili, da preizkusimo drugo metodo nanašanja filma - magnetron. Imeli smo dolgoletne izkušnje komuniciranja z enim velikim laboratorijem, ki nam je nanesel funkcionalne nanoprevleke za nekatere naše razvoje z metodo magnetronskega naprševanja. Poleg tega imamo dokaj tesne vezi z nekaterimi oddelki MEPhI, moskovske višje tehnične šole in drugih univerz, ki so nam tudi pomagale obvladati to tehnologijo.

Sčasoma pa smo želeli izkoristiti več možnosti, ki jih omogoča vakuumska komora.

Kmalu smo imeli majhen magnetron, ki smo se ga odločili prilagoditi za nanašanje filma.

Magnetronska vakuumska metoda nanašanja tankih kovinskih in keramičnih filmov velja za eno najbolj produktivnih, ekonomičnih in enostavnih za uporabo. fizikalne metode razprševanje: termično izparevanje, magnetron, ion, laser, elektronski žarek. Magnetron je nameščen v eni od prirobnic, kar je priročno za uporabo. Vendar to še vedno ni dovolj za nanašanje, saj zahteva določeno napetost, dovod hladilne vode in plinov, ki zagotavljajo vžig plazme.

Teoretična ekskurzija

Poenostavljeno je magnetron urejen na naslednji način. Na podlagi, ki služi tudi kot magnetni krog, so nameščeni močni magneti, ki tvorijo močno magnetno polje. Po drugi strani pa se magneti zapirajo kovinski krožnik, ki služi kot vir razpršenega materiala in se imenuje tarča. Potencial se nanese na magnetron, zemlja pa na telo vakuumske komore. Potencialna razlika, ki nastane med magnetronom in telesom komore v redčeni atmosferi in magnetno polje vodi do naslednjega. V akcijo vstopi atom plina argona, ki tvori plazmo silnice magnetni in električno polje in pod njihovim delovanjem ionizirajo. Izbiti elektron privlači telo komore. Pozitiven ion pritegne tarča magnetrona in, pospešen pod delovanjem magnetnih silnic, zadene tarčo in iz nje izloči delec. Izleti pod kotom, ki je nasproten kotu, pod katerim je ion atoma argona zadel tarčo. Kovinski delec odleti od tarče proti substratu, ki se nahaja nasproti njega in je lahko iz katerega koli materiala.

Naši univerzitetni prijatelji so za ta magnetron naredili enosmerni napajalnik z močjo okoli 500 W.

Izgradili smo tudi plinovodni sistem za plin argon, ki tvori plazmo.

Za namestitev predmetov, na katere bomo razpršili filme, smo izdelali naslednjo napravo. Pokrov komore vsebuje tehnološke luknje v katerega lahko namestite razne naprave: uvodnice električnih kablov, uvodnice prometnih kablov, prozorna okna, senzorji itd. V eno od teh lukenj smo vgradili tlačno tesnilo vrtljive gredi. Zunaj komore smo na to gred pripeljali vrtenje iz majhnega elektromotorja. Z nastavitvijo hitrosti vrtenja bobna reda 2-5 hercev smo dosegli dobro enakomernost nanosa folij po obodu bobna.

Od spodaj, tj. v notranjosti komore smo na gred namestili lahko kovinsko košaro, na katero lahko obešamo predmete. V pisarniški trgovini se tak standardni boben prodaja kot koš za smeti in stane približno 100 rubljev.

Zdaj smo imeli na zalogi skoraj vse, kar je potrebno za nanašanje filma. Kot tarče smo uporabili naslednje kovine: baker, titan, nerjavno jeklo, aluminij, bakrovo-kromovo zlitino.

In začeli so prašiti. Skozi prozorna okna v komoro je bilo mogoče opazovati sijaj plazme na površini magnetronske tarče. Na ta način smo »na oko« kontrolirali trenutek vžiga plazme in intenziteto usedanja.

Način nadzora debeline nanosa je bil izumljen precej preprosto. Enak kos folije z izmerjeno površino smo položili na boben, njegovo maso pa izmerili pred in po škropljenju. Ob poznavanju gostote nanesene kovine je bila enostavno izračunana debelina nanesene prevleke. Debelina prevleke je bila nadzorovana bodisi s spreminjanjem časa nanašanja bodisi s prilagajanjem napetosti na viru napajanja magnetrona. Ta fotografija prikazuje natančno tehtnico, ki vam omogoča merjenje mase vzorcev z natančnostjo desettisočink grama.

Nanašali smo se na različne materiale: les, kovine, folije, umetne mase, papir, polietilenske folije, tkanine, skratka vse, kar je bilo mogoče postaviti v komoro in pritrditi na boben. V bistvu smo se osredotočili na doseganje dekorativnih učinkov – spreminjanje barve ali tipne zaznave površine. Na teh vzorcih organskega in anorganskega izvora lahko vidite razliko v barvi pred in po nanosu različnih kovinskih folij.

Še jasneje je razlika v barvi pred in po pršenju vidna na tkaninah in filmih. Tukaj je pravi kos običajnega polietilenska folija- ni škropljen, leva pa je prekrita s plastjo bakra.

Še en učinek, ki ga je mogoče uporabiti razne potrebe je prevodnost tankih plasti na substratih. Ta fotografija prikazuje upornost kosa papirja (v ohmih) s tanko plastjo titana, debelo nekaj več kot mikron.

Za nadaljnji razvoj smo izbrali več smeri. Eden od njih je izboljšanje učinkovitosti nanašanja filma z magnetroni. »Zamahnili« bomo k lastnemu razvoju in izdelavi močnejšega magnetrona z višino kamere in 2-krat večjo močjo od prikazane v tem sestavku. Preizkusiti želimo tudi tehnologijo reaktivnega nanašanja, ko skupaj s plinom, ki tvori plazmo argonom, v komoro dovajamo kisik ali dušik, pri nanašanju filmov na površino substrata pa nastajajo nečisti kovinski filmi. , ampak oksidi ali nitridi, ki imajo drugačen obseg lastnosti kot čisti kovinski filmi.

Spremembe različnih struktur, delov in funkcionalnih elementov se pogosto izvajajo s popolno spremembo strukture materialov. Za to so uporabljena sredstva globoke toplote, plazme in kemična obdelava. Obstaja pa tudi širok segment metod za spreminjanje obratovalnih lastnosti zaradi zunanjih premazov. Takšne metode vključujejo vakuumsko metalizacijo, zahvaljujoč kateri je mogoče izboljšati dekorativne, prevodne, odbojne in druge lastnosti materialov.

Splošne informacije o tehnologiji

Bistvo metode je v odlaganju kovinskih delcev na delovno površino. Proces nastajanja nove prevleke nastane zaradi izhlapevanja donorskih kovin v vakuumu. Tehnološki cikel vključuje izvedbo več stopenj strukturne spremembe ciljne podlage in prevlečnih elementov. Posebej ločimo procese izhlapevanja, kondenzacije, absorpcije in kristalizacije. Ključni postopek lahko imenujemo interakcija kovinskih delcev s površino v posebnem plinastem okolju. Na tej stopnji tehnologija vakuumske metalizacije zagotavlja procese difuzije in pritrjevanja delcev na strukturo obdelovanca. Na izhodu, odvisno od načinov brizganja, lastnosti premaza in vrste obdelovanca, lahko dobite različne učinke. Sodobna tehnična sredstva omogočajo ne le izboljšanje posameznika izvedba izdelkov, ampak tudi z visoko natančnostjo za razlikovanje lastnosti površine na posameznih območjih.

Uporabljena oprema

Za to tehnologijo se uporabljajo tri glavne skupine strojev. Ta oprema je neprekinjena, polkontinuirana in periodično delovanje. V skladu s tem se razlikujejo glede na skupna organizacija proces obdelave. Enote z neprekinjenim delovanjem se pogosto uporabljajo v masovni proizvodnji, kjer je potrebna in-line vakuumska metalizacija. Oprema te vrste je lahko enokomorna ali večkomorna. V prvem primeru so enote usmerjene v izvedbo neposredne metalizacije. Večkomorni modeli predvidevajo tudi možnost izvajanja dodatnih postopkov - primarna priprava izdelka, kontrola, toplotna obdelava itd. Ta pristop vam omogoča optimizacijo proizvodnega procesa. Stroji za šaržno in polkontinuirano galvanizacijo imajo na splošno eno glavno komoro. Prav zaradi nerednosti proizvodnje se uporabljajo za določen postopek, pripravljalne operacije in enaka kontrola kakovosti pa se izvajajo v ločenem vrstnem redu - včasih v ročnem načinu brez avtomatizirane linije. Zdaj je vredno podrobneje razmisliti, iz katerih vozlišč so sestavljeni takšni agregati.

Naprava strojev za metalizacijo

Poleg glavne komore, kjer potekajo škropilni procesi, oprema vključuje številne pomožne sisteme in funkcionalne komponente. Najprej je treba izpostaviti neposredno vire razpršenega materiala, katerih komunikacije so povezane s kompleksom distribucije plina. Da lahko obrat za vakuumsko metalizacijo zagotovi potrebno določeno nalogo procesni parametri, ki napajajo pršilne kanale z regulatorji, omogočajo zlasti prilagajanje temperaturni nivo, hitrost smeri toka in prostornine. Zlasti to infrastrukturo tvorijo puščanja, črpalke, ventili, prirobnični elementi in druga oprema.

IN sodobne instalacije za enako regulacijo parametrov delovanja se uporabljajo senzorji, povezani z mikroprocesorsko enoto. Ob upoštevanju danih zahtev in določanju trenutnih dejanskih vrednosti lahko oprema popravi načine obdelave brez sodelovanja operaterja. Poleg tega je za olajšanje delovnih procesov oprema dopolnjena s sistemi za čiščenje in kalibracijo v komori. Zahvaljujoč takšni opremi je popravilo vakuumiranja stroja poenostavljeno, saj stalno in pravočasno čiščenje zmanjša tveganje preobremenitve zračnih motorjev, manipulatorjev in komunikacijskih vezij. Slednji se v celoti štejejo za potrošni del, katerega zamenjava se v kontinuiranih enotah izvaja v okviru rednega vzdrževalnega postopka.

Ciljni materiali za metalizacijo

Najprej se postopku podvržejo kovinski surovci, ki so med drugim lahko izdelani iz posebnih zlitin. Dodaten premaz je potreben za zagotovitev protikorozijske plasti, izboljšanje kakovosti električne napeljave ali spremembo dekorativne lastnosti. IN Zadnja leta vakuumska metalizacija se vedno bolj uporablja v zvezi s polimernimi izdelki. Ta proces ima svoje posebnosti zaradi značilnosti strukture predmetov te vrste. Manj pogosto se tehnologija uporablja za izdelke z nizko trdoto. To velja za les in nekatere sintetične materiale.

Značilnosti metalizacije plastike

Površinsko brizganje plastični deli lahko spremeni tudi svoje električne, fizične in Kemijske lastnosti. Pogosto se metalizacija uporablja tudi kot sredstvo za izboljšanje optičnih lastnosti takih surovcev. Glavna težava pri izvajanju takih operacij je proces intenzivnega toplotnega izhlapevanja, ki neizogibno pritiska na tokove delcev, ki pršijo površino elementa. Zato so potrebni posebni načini regulacije difuzije osnovnega materiala in porabljene mase.

Ima svoje posebnosti in vakuumska metalizacija plastike, za katero je značilna toga struktura. V tem primeru bo pomembna prisotnost zaščitnih in temeljnih lakov. Da bi ohranili zadostno raven oprijema za premagovanje ovir teh filmov, bo morda potrebno povečati energijo toplotnega delovanja. Toda tu spet obstaja težava s tveganjem uničenja plastične strukture pod vplivom toplotnih tokov. Posledično so za razbremenitev prekomernega stresa v delovnem okolju uvedene modifikacijske komponente, kot so mehčala in topila, ki omogočajo ohranjanje oblike obdelovanca v optimalnem stanju, ne glede na temperaturni režim.

Značilnosti obdelave filmskih materialov

Tehnologije izdelave embalažni materiali predvideti uporabo metalizacije za PET folije. Ta postopek zagotavlja aluminizacijo površine, zaradi česar je obdelovanec obdarjen z večjo trdnostjo in odpornostjo proti koroziji. zunanji vplivi. Odvisno od parametrov obdelave in končnih zahtev za premaz se lahko uporabijo različni načini odvajanja toplote. Ker je film temperaturno občutljiv, je uveden dodaten postopek nanašanja. Kot v primeru plastike vam omogoča prilagajanje toplotnega ravnovesja in ohranja optimalno okolje za obdelovanec. Debelina filmov, ki se obdelujejo z metodo vakuumske valjčne metalizacije, je lahko od 3 do 50 mikronov. Postopoma se uvajajo tehnologije, ki zagotavljajo tovrstne prevleke na površinah materialov debeline 0,9 mikronov, vendar je to večinoma še vedno le eksperimentalna praksa.

Metalizacija reflektorjev

To je tudi ločena smer uporabe metalizacije. Ciljni objekt v tem primeru so avtomobilski žarometi. Njihova zasnova predvideva prisotnost reflektorjev, ki sčasoma izgubijo svojo učinkovitost - zbledijo, rjavijo in posledično postanejo neuporabni. Poleg tega se lahko celo nov žaromet po nesreči poškoduje, kar bo zahtevalo njegovo popravilo in obnovo. Ravno na to nalogo se osredotoča vakuumska metalizacija reflektorjev, ki zagotavlja premaz, odporen proti obrabi. zrcalna površina. Polnjenje zunanje strukture z metaliziranimi delci po eni strani odpravlja manjše napake, po drugi strani pa deluje kot zaščitni premaz, ki preprečuje morebitne poškodbe v prihodnosti.

Organizacija postopka doma

Brez posebne opreme je mogoče uporabiti tehnologijo površinskega kemičnega premaza, vendar bo za vakuumsko obdelavo v vsakem primeru potrebna ustrezna komora. Na prvi stopnji je sam obdelovanec pripravljen - ga je treba očistiti, razmastiti in po potrebi obrusiti. Nato se predmet postavi v vakuumsko metalizacijsko komoro. Z lastnimi rokami lahko iz profilnih elementov izdelate tudi posebno opremo na tirnicah. To bo priročen način za nalaganje in razkladanje materiala, če ga nameravate redno obdelovati. Kot vir metalizacijskih delcev se uporabljajo tako imenovani surovci - iz aluminija, medenine, bakra itd. Po tem se kamera nastavi na optimalen način obdelava in postopek škropljenja se začne. Končni izdelek takoj po metalizaciji lahko ročno premažemo s pomožnim sredstvom zaščitni premazi laki na osnovi.

Pozitivne povratne informacije o tehnologiji

Metoda ima veliko pozitivne lastnosti označili uporabniki končnih izdelkov na različnih področjih. Posebej so navedene visoke zaščitne lastnosti prevleke, ki preprečujejo procese korozije in mehanskega uničenja podlage. Pozitivno se odzivajo tudi običajni potrošniki izdelkov, ki so bili izpostavljeni vakuumski metalizaciji, da bi izboljšali ali spremenili svoje dekorativne lastnosti. Poudarjajo tudi strokovnjaki okoljska varnost tehnologije.

Negativne povratne informacije

Po slabostih ta metoda obdelava izdelkov vključuje kompleksnost tehnična organizacija proces in visoke zahteve Za pripravljalne dejavnosti praznine. In to ne omenjam uporabe visokotehnološke opreme. Samo z njegovo pomočjo lahko dobite visokokakovostno škropljenje. Na seznamu slabosti vakuumiranja je tudi cena. Cena obdelave enega elementa je lahko 5-10 tisoč rubljev. odvisno od površine ciljnega območja in debeline nanosa. Druga stvar je, da serijska metalizacija zniža stroške posameznega izdelka.

Končno

S spreminjanjem tehničnih, fizikalnih in dekorativnih lastnosti določenih materialov se širijo možnosti njihove nadaljnje uporabe. Razvoj metode vakuumske metalizacije je privedel do nastanka posebnih področij obdelave s poudarkom na specifični izvedbi. Tehnologi se ukvarjajo tudi s poenostavitvijo samega procesa nanašanja, kar se že danes kaže v obliki zmanjšanja dimenzij opreme in zmanjšanja postopkov naknadne obdelave. Kar se tiče uporabe tehnike doma, je to najbolj problematična metoda pokrivanja, saj od izvajalca zahteva posebne veščine, da ne omenjam tehnična sredstva. Po drugi strani pa več razpoložljive metode premazi ne omogočajo pridobitve premazov enake kakovosti - naj gre za zaščitno plast ali dekorativno oblikovanje.

Površinska obdelava z vakuumskim nanašanjem s kovinami omogoča izboljšanje pozitivne lastnosti izdelki iz različne materiale. kovinski deli so zaščiteni pred korozijo, bolje prevajajo elektriko, postanejo bolj estetski. Metalizacija plastičnih izdelkov vam omogoča, da dobite kakovostne in lepe dele iz lažjih in cenejših materialov. To še posebej velja za avtomobilsko industrijo, saj lahko metalizacija plastičnih komponent občutno zmanjša težo avtomobilov. A metalizirano krzno daje krznenemu plašču ekskluzivnost, izvirnost in je nov trend sezone.

V podjetju "Alfa-K" lahko naročite vakuumsko brizganje kovin za izdelke iz različnih materialov, vključno s krznom.

Metode

Bistvo tehnologije je v tem, da se najmanjši kovinski delci v vakuumskih pogojih s pomočjo posebne opreme prenesejo na delovno površino obdelovanca. Pri nastajanju prevlek izvirna kovina izhlapi, kondenzira, absorbira in kristalizira v plinastem mediju, pri čemer nastane stabilna prevleka. Odvisno od vrste obdelovanca, lastnosti kovinskega filma in izbranega načina nanašanja se dosežejo najrazličnejši učinki. Skoraj vse kovine je mogoče pršiti: aluminij, nikelj, krom, baker, bron, zlato, titan itd. Ob upoštevanju specifičnih lastnosti in značilnosti vsaka kovina zahteva različne načine in tehnika. Na primer, zaradi nizke odpornosti proti obrabi posebna tehnologija zahteva vakuumsko nanašanje aluminija. Zato v našem podjetju delajo samo visoko usposobljeni in izkušeni strokovnjaki. Metalizacija se izvaja na različne načine.

Vakuumska plazma

V takšnih sistemih se pod določenim tlakom plina z močnim segrevanjem vira kovine ustvari metalizirana prevleka, zaradi česar ta izhlapi, delci pa se usedejo na obdelovanec. Kamera je lahko kovinska, steklena, nujno z vodnim hladilnim sistemom. Za ogrevanje razpršenega elementa se uporabljajo naslednji uparjalniki:

  • uparjalnik z direktnim ogrevanjem iz žice ali traku iz volframa ali molibdena;
  • elektronsko-radialno, ustvarjanje ogrevanja s pomočjo električnega bombardiranja.

V skladu z izvorno kovino ali zlitino, ki jo je treba razpršiti na del, je temperatura ogrevanja v izmenjevalniku toplote nastavljena in lahko doseže 20 tisoč ° C. Če kovina za brizganje ni zelo dober oprijem pri materialu obdelovanca se najprej nanese primarna plast kovine z boljšimi lepilnimi lastnostmi.

Ion-vakuum

Glavna prednost te metode je odsotnost potrebe po zelo močnem segrevanju uparjalnika. Kovina se razprši pod vplivom bombardiranja z negativno nabitimi plinskimi ioni. Ustvarjanje takšnega okolja je možno zaradi posebnih izpustov znotraj delovne komore. Za to oprema uporablja magnetni sistem s hlajenjem. Žarilna razelektritev za razprševanje razpršenega elementa se ustvari med 2 elektrodama z uporabo visoke napetosti do 4 kV. V delovni komori se ustvari plinasti medij s tlakom do 0,6 Pascal. Po podobnem principu se na specializirani opremi izvaja tudi vakuumsko ionsko-plazemsko brizganje.

Površine primerne za škropljenje

Vsi predmeti, ki lahko prenesejo vročino do 80 ° C in izpostavljenost specializiranim lakom. Prednost tehnologije je v tem, da za pridobitev učinka bakrenih premazov, zrcalnih kromiranih površin, pozlačevanja, nikljanja površin ni potrebno predhodno polirati. Pogosteje deli iz plastike, stekla, kovinskih zlitin, različnih polimerov in keramični izdelki. Manj pogosto, a še vedno, se tehnologija uporablja za mehkejše materiale, kot so les, tekstil in krzno.

Zaradi dobre združljivosti podlage in premazov obdelava kovinskih surovcev in izdelkov iz kovinskih zlitin ne zahteva uporabe dodatnega potrošnega materiala. Medtem ko je treba polimere najprej premazati z zaščitnimi in lepilnimi spojinami. Za preprečevanje deformacije polimernih surovcev in zmanjšanje napetosti v delovnem okolju med vakuumsko metalizacijo se uporabljajo posebne modifikacijske komponente in načini difuzije materiala.

Stopnje metalizacije

Tehnološki postopek vakuumskega nanašanja kovin na različne izdelke vključuje več zaporednih korakov:

  • Priprava podrobnosti. Pomembno je, da ima obdelovanec maksimum preprosta oblika, brez težko dostopnih mest za usedanje kondenzata.
  • Uporaba zaščite. Vklopljeno polimerne baze ki vsebujejo nizkomolekularna polnila, je potrebno nanesti protidifuzijski premaz.
  • Sušenje. 3 ure se deli sušijo pri 80 stopinjah Celzija, kar vam omogoča, da odstranite absorbirano vlago.
  • Razmaščevanje. V vakuumski komori se obdelovanec razmasti s pomočjo žarilne razelektritve. To je še posebej dobro za strukturo polimerov.
  • aktivacijska obdelava. Metoda obdelave je izbrana glede na material izdelka, pred metalizacijo je potrebno povečati oprijem površine.
  • Škropljenje kovine. S kondenzacijo se na obdelovancu ustvari metalizirana plast.
  • Kontrola kakovosti premazov. Okrasni deli se pregledajo glede enakomernosti brizganja in njegove trdnosti. Tehnični izdelki so dodatno testirani z lepilnim trakom, ultrazvočnimi tresljaji, trenjem itd.


Obrati za metalizacijo so precej zapletena in draga oprema, ki porabi veliko električne energije. Za ustvarjanje kompleksnega tehnološkega cikla je potrebna precej prostorna soba, saj je treba postaviti več večnamenskih naprav. Glavne komponente vakuumskega sistema:

  • Napajalna in krmilna enota v povezavi z virom kondenziranih kovin.
  • Sistem za distribucijo plina, ki ustvarja vakuumski prostor in uravnava pretok plina.
  • Delovna komora za vakuumsko metalizacijo.
  • Blok termične kontrole, kontrola debeline in hitrosti nanosa, lastnosti prevlek.
  • Transportna enota je odgovorna za spreminjanje položaja obdelovancev, njihovo dovajanje in odstranjevanje iz komore.
  • Naprave za blokiranje vozlov, plinski filtri, blažilniki in druga pomožna oprema.

Magnetronska in ionsko-plazemska vakuumska oprema je lahko različnih velikosti, od majhnih, s komorami po več litrov, do zelo velikih, s prostornino komore po več kubičnih metrov.

Alfa-K ima zadostne proizvodne zmogljivosti in ustrezno opremo za izvajanje različnih metod vakuumskega nanašanja. Naročimo lahko ionsko-plazemsko prevleko izdelkov iz poljubnih materialov s kovinami kot so titan, baker, aluminij, medenina, krom, razne zlitine itd. visoka kvaliteta delo in razumne cene.

Navigacija:

Sledijo obdobja vakuumskega nanašanja:

  • Nastajanje plinov (hlapov) iz elementov, ki tvorijo premaz;
  • Prenos pare na podlago;
  • Kondenzacija hlapov v substratu in razvoj nanosa;
  • Skupina metod vakuumskega nanašanja vključuje naslednje tehnološki procesi, in poleg reaktivnih vrst teh dejanj.

Metode termičnega pršenja:

  • Uparjanje z električnim žarkom;
  • Izhlapevanje z laserskim žarkom.

Izparevanje z vakuumskim oblokom:

  • Surovina se izhlapi v katodni točki galvanskega obloka;
  • Molarno žarkovna epitaksija.

Sipanje ionov:

  • Začetna surovina se razprši z bombardiranjem s heteropolarnim tokom in deluje na podlago.

Magnetronsko razprševanje:

  • Škropljenje s heteropolarno pomočjo;
  • Ionska implantacija;
  • Fokusirani ionski žarek.

Vakuumski premaz

Aplikacija

Vakuumsko nanašanje se uporablja za oblikovanje elementov, naprav in opremljanje večnamenskih premazov v ravnini – prevodnih, izolacijskih, abrazivno odpornih, korozijsko odpornih, proti eroziji, proti trenju, proti zagozditvi, pregradnih itd. Postopek se uporablja za uporabiti dekorativni premazi, na primer pri izdelavi pozlačenih ur in okvirjev za očala. Edino od ključnih dejanj mikroelektronike, kjer se uporablja za namen nanašanja prevodnih lupin (metalizacija). Vakuumski premaz se uporablja za pridobivanje optičnih premazov: antirefleksni, odbojni, filtrirni.

Tarče z različne snovi, kovine (titan, aluminij, volfram, molibden, železo, nikelj, baker, grafit, krom), njihove zlitine in sinteze (Si02, Ti02, Al203). V znanstveni in tehnični sferi je mogoče dodati elektrokemično dinamičen metan, na primer acetilen (za premaze, ki vključujejo ogljik), dušik, zrak. Kemična reakcija v ravnini substrata se aktivira s segrevanjem ali z ionizacijo in disociacijo plina zaradi ene ali druge konfiguracije niza plinov.

S podporo metod vakuumskega nanašanja dobimo nanose z debelino več angstromov do nekaj mikronov, praviloma po nanašanju ravnina ne potrebuje dodatne obdelave.

Metode vakuumskega nanašanja

Vakuumski premaz - prenos elementov razpršenega materiala iz vira (območje njegovega prenosa v plinsko fazo) na ravnino dela se izvaja po ravnih trajektorijah pri vakuumu 10-3 Pa in manj ( vakuumsko izhlapevanje) in s pomočjo difuznega in konvekcijskega prenosa v plazmi pri tlakih 1 Pa (katodno sipanje) in 10-1-10-3 Pa (magnetronsko in ionsko-plazemsko sipanje). Usoda katerega koli zrna razpršenega elementa ob udarcu s površino dela je odvisna od njegove energije, temperature ravnine in kemične afinitete snovi in ​​komponent lupine. Atomi ali molekule, ki so dosegle ravnino, imajo vse možnosti, da se od nje odbijejo ali adsorbirajo in kasneje določeno obdobječasa, ga zapustijo (desorpcija) ali adsorbirajo in tvorijo polikondenzat v ravnini (zgoščevanje). Pri najvišjih energijah zrn, visoka temperatura ravnino in nizko kemijsko afiniteto, nekaj se ga pokaže na površini. Temperatura ravnine dela, nad katero se vsi delci odbijajo od nje in lupina ne nastane, se imenuje nevarna temperatura vakuumskega nanašanja, njena vloga je odvisna od narave snovi lupine in ravnine dela ter od stanje letala. Pri zelo majhnih curkih izhlapevajočih delcev, vključno s primerom, ko so ti delci adsorbirani v ravnini, a redko trčijo z drugimi podobnimi delci, se desorbirajo in ne morejo tvoriti primordijev; lupina ne raste. Nevarna frekvenca curka izparilnih elementov za temperaturo prenesene ravnine je minimalna gostota, pri kateri se delci kondenzirajo in tvorijo film.

Metoda vakuumskega nanašanja

Vakuumsko plazemsko brizganje

Po tej metodi izhajajo tanke lupine debeline 0,02-0,11 μm kot posledica segrevanja, izhlapevanja in odlaganja elementa na podlago v izolirani komori pri zmanjšanem tlaku plina v njej. V komori s podporo vakuumske črpalke se tvori največji vpliv preostalih plinov približno 1,2x10-3 Pa.

Delovna komora vključuje kovinsko oz steklena kapica s konceptom zunanjega vodnega hlajenja. Komora se nahaja v glavni plošči in z njo tvori vakuumsko tesno povezavo. Lepilo, v katerem se izvaja brizganje, je pritrjeno na držalo. Na podlago je nameščen električni grelec, ki podlago segreje do 2500-4500 °C, da se izboljša oprijem nabrizgane lupine. Toplotni izmenjevalnik vsebuje grelec in vir brizgalnega elementa. Zaporna loputa zapre pretok pare iz uparjalnika v substrat. Premaz je obstojen v času, ko loputa ni zaprta.

Za ogrevanje razpršenega elementa se uporabljata predvsem 2 vrsti uparjalnikov:

  • Uparjalnik z ravno žico ali trakom iz volframa ali molibdena;
  • Elektronsko-radialni uparjalniki s segrevanjem uparjenega elementa z električnim obstreljevanjem.

Moteče izhlapevanje se uporablja za nanašanje filmov iz večkomponentnih snovi. S tem se toplotni izmenjevalnik segreje na 20.000 °C in posuje s prahom iz mešanice izhlapevajočih snovi. Na podoben način je mogoče pridobiti kompozitne premaze.

Nekateri znani materiali za prevleko (npr. zlato) imajo slab oprijem na silicij in druge polprevodniške materiale. V primeru slabega oprijema izhlapene snovi na podlago se izhlapevanje položi v 2 slojih. Najprej se na vrh podlage nanese plast zlitine z odlično oprijemljivostjo na polprevodniško podlago, kot je Ni, Cr ali Ti. Nato se nabrizga glavni sloj, pri katerem je bil predhodno odličen oprijem s podslojem.

Vakuumsko plazemsko brizganje

Ionsko vakuumsko nanašanje

Ta metoda je sestavljena iz razprševanja snovi nanesenega elementa, ki je pod negativnim potencialom, zaradi bombardiranja s pasivnimi plinskimi ioni, ki se pojavijo med vzbujanjem žarilne razelektritve iz notranjosti strukture vakuumskega nanosa.

Material negativno nabite elektrode je razpršen, preden ga zadenejo atomi ioniziranega pasivnega plina. Ti zdrobljeni vmesni atomi se nanesejo na vrh substrata. Glavna prednost metode ionsko-vakuumskega nanašanja je odsotnost potrebe po segrevanju uparjalnika na najvišjo temperaturo.

Mehanizem nastanka žarečega praznjenja. Razpadajočo razelektritev je mogoče zaslediti v komorah z nizkim tlakom plina med 2 železnima elektrodama, na katere se nanaša velika napetost do 1-4 kV. V tem primeru je negativna elektroda običajno ozemljena. Katoda je tarča z razpršeno snovjo. Zračni prostor se vnaprej izčrpa iz komore, nato se zažene plin do tlaka 0,6 Pa.

Žarilna razelektritev je dobila svoje ime zaradi prisotnosti v tarči (katodi) tako imenovanega tlečega sijaja. To iskrico povzroči ogromen padec možnosti v tesni plasti prostorskega naboja blizu katode. Faradayeva sfera meji na območje TC temen prostor, ki se spremeni v pozitivni stolpec, ki se zdi neodvisen del izpusta, ki nikakor ni primeren za druge plasti izpusta.

V bližini anode je poleg tega lahka plast prostorskega naboja, imenovana anodna plast. Preostali del medelektrodnega intervala zajame kvazinevtralna plazma. Na ta način je v fotoaparatu mogoče zaslediti rastrsko iskrico z izmenjujočimi se temnimi in jasnimi črtami.

Za prehod toka med elektrodama je potrebna stabilna emisija elektronov iz katode. To emisijo lahko izzovemo pod prisilo s segrevanjem katode ali z obsevanjem z ultravijolično svetlobo. Zdi se, da takšen izcedek ni samovzdržen.

Ionsko-plazemsko brizganje

Vakuumsko nanašanje aluminija

V nekaterih primerih, zlasti pri brizganju plastike, se uporablja aluminij, ta kovina pa je precej lahek material in sploh ni odporen proti obrabi, v tem primeru so potrebne nekatere posebne znanstvene in tehnične metode. Uporabnik mora razumeti, da so takšne komponente najbolje zaščitene pred zamašitvijo takoj po žigosanju, poleg tega pa je škodljiva uporaba različnih mazalnih praškov in praškov v kalupih.

Vakuumsko nanašanje aluminija

Vakuumsko nanašanje kovin

Kovine, ki izhlapevajo pri temperaturi pod tališčem, se lahko segrejejo z neposrednim prehodom toka, srebro in zlato izhlapijo v čolničkih iz tantala ali volframa. Prevleka mora biti izdelana v tlačni komori< 10-4 мм рт.ст.

Vakuumsko nanašanje kovin

Za nastanek neodvisne žarilne razelektritve je potrebno izzvati emisijo elektronov iz katode z uporabo največje napetosti 2-4 kW med elektrodama. Če vhodna napetost presega možnosti ionizacije plina v komori (običajno Ar), se v tem primeru zaradi trkov elektronov z molekulami Ar metan ionizira s tvorbo pozitivno nabitih ionov Ar+. Posledično se v območju katodnega črnega prostora pojavi omejena prostorska razelektritev in s tem močno galvansko polje.

Ioni Ar+, ki pridobivajo energijo v tem območju, izbijejo atome materiala katode, hkrati pa sprožijo emisijo sekundarnih elektronov iz katode. To je emisija, ki ima neodvisno žarečo razelektritev. Vmesni atomi iz materiala katode dosežejo substrat in se odložijo na njegovo ravnino.

Vakuumsko ionsko-plazemsko brizganje

Vakuumska brizgalna enota UVN

Zasnova je opremljena s pomembnim sklopom progresivnih naprav in naprav, ki zagotavljajo nanašanje prevlek iz kovin njihove sinteze in PC zlitin z uveljavljenimi lastnostmi, odlično oprijemljivostjo in najvišjo enakomernostjo na delu območja.

Nabor instrumentov in naprav, ki so vključeni v strukturo enote:

  • polavtomatska (mehanska) krmilna enota vakuumskega sistema;
  • koncept magnetronskega razprševanja v stabilnem toku (od 1 do 4 magnetroni);
  • koncept ogrevanja (z nadzorom in vzdrževanjem nastavljene temperature);
  • koncept čiščenja razpršenih izdelkov v coni žarilne razelektritve;
  • koncept gibanja izdelkov v vakuumskem okolju (enostavni ali planetarni vrtiljak);
  • numerični vakuumski merilnik;
  • koncept nadzora protidelovanja rastočih filmov;
  • magnetronsko invertersko napajanje (moč do 9 kW).

Vakuumski premazni obrat



Oddelki