企业培训_真空镀膜知识培训

真空镀膜知识培训 富森钛金设备迪通恒业科技联合出品 一 真空的定义 真空指低于该地区大气压的稀薄气体状态 什么是真空 处于真空状态下的气体稀薄程度通常用 真空度高 和 真空度低 来表示 真空度高表示真空度 好 的意思 真空度低表示真空度 差 的意思 低真空 一般在760 10托 中真空 一般在10 10 3托 高真空 一般在10 3 10 8托 超高真空 一般在10 8 10 12 注 1托 133 322pa1pa 7 5 10 3托 二 什么是真空度 在真空条件下利用某种方法 在固体表面上镀一层与基体材料不同的薄层材料 也可以利用固体本身生成一层与基体不同的薄层材料 这就是真空镀膜技术 在固体表面上镀上一层薄膜 就能使该基体材料具有许多新的物理和化学性能 因此 真空镀膜技术又称表面改性技术 三 什么叫作真空镀膜技术 蒸发真空镀 在真空条件下 将材料加热并蒸发到基片上 称为真空蒸发镀 溅射真空镀 利用各种材料在气相间 气相和固体基体表面间所产生的物理 化学过程而沉积薄膜的方法 它又可以分为物理气相沉积 物理气相沉积可分为利用加热膜材而产生热蒸发沉积 利用气体放电产生的正离子轰击阴极 靶材 所产生的溅射沉积 将蒸发和溅射结合起来的离子镀以及分子束外延 我们称之为溅射真空镀 四 真空镀膜分为哪几种 电子枪真空镀 在真空环境中 灯丝经加热发射热电子 受束极及阳极加速变成带状高能电子束 在偏转磁场作用下电子束旋转270 角入射到坩埚靶材上 其能量达到一万电子伏特 传递给靶材实现电能 热能转换 在电子束轰击区域内 靶材表面温度迅速升高及熔化直至蒸发 称为电子枪真空镀 通常也称之为光学镀膜 五 真空镀膜工艺 根据真空镀膜气相金属产生和沉积方式 塑料真空镀膜的方法主要分为热蒸发镀膜法和磁控溅射镀膜法 蒸发镀膜和磁控溅射镀膜工艺的示意图 基材 窗 蒸发源 泵 蒸发镀 靶 电源 基材 泵 气体 等离子体 溅射镀 真空蒸发镀膜法就是在1 3 10 2 1 3 10 3pa 10 4 10 5Torr 的真空中以电阻加热镀膜材料 使它在极短时间内蒸发 蒸发了的镀膜材料分子沉积在基材表面上形成镀膜层 真空镀膜室是使镀膜材料蒸发的蒸发源 还有支承基材的工作架或卷绕装置都是真空蒸发镀膜设备的主要部分 镀膜室的真空度 镀膜材料的蒸发速率 蒸发距离和蒸发源的间距 以及基材表面状态和温度等都是影响镀膜层质量的因素 真空蒸发镀膜法 磁控溅射法 磁控溅射法又称高速低温溅射法 目前磁控溅射法已在电学膜 光学膜和塑料金属化等领域得到广泛应用 磁控溅射法是在1 3 10 1pa 10 3Torr 左右的真空中充入惰性气体 并在塑料基材 阳极 和金属靶材 阴极 之间加上高压直流电 由于辉光放电产生的电子激发惰性气体 产生等离子体 等离子体将金属靶材的原子轰出 沉积在塑料基材上 蒸发法与磁控溅射法的比较 磁控溅射法与蒸发法相比 具有镀膜层与基材的结合力强 镀膜层致密 均匀等优点 真空蒸发镀膜法需要使金属或金属化合物蒸发气化 而加热温度又不能太高 否则气相蒸镀金属会烧坏被镀塑料基材 因此 真空蒸镀法一般仅适用于铝等熔点较低的金属源 是目前应用较为广泛的真空镀膜工艺 相反 溅射镀膜法是利用高压电场激发产生等离子体镀膜物质 适用于几乎所有高熔点金属 合金及金属化合物镀膜源物质 如铬 钼 钨 钛 银 金等 而且它是一种强制性的沉积过程 采用该法获得的镀膜层与基材附着力远高于真空蒸镀法 镀膜层具有致密 均匀等优点 加工成本也相对较高 真空蒸发镀膜法与磁控溅射镀膜法比较 六 真空镀膜材料 真空镀膜材料即是通过真空镀膜技术镀到基材上的成膜材料 以金属和金属氧化物为主 镀膜材料的性质直接关系到真空镀膜的质量和性能 镀膜材料不同 厚度不同 所得镀膜层性能和色泽也不一样 如镀铝层的连续性好于银 铜镀膜层 镀层厚度达到0 9nm即可导电 达到30nm时 其性能就和固态铝材相同 银镀层小于5nm时不能导电 铜镀层对基材附着力较差 且容易被氧化 真空镀膜材料品种繁多 单金属型镀膜材料有 铝 锡 铟 钴 镍 铜 锌 银 金 钛 铬 钼 钨等 合金型的镀膜材料有镍 铬 镍 铁 铁 钴 金 银 金等 金属化合物型的镀膜材料有 SiO2 Ti3O5 SnO2 MgF2 ZnS等 在众多镀膜材料中 以铝材的应用最多 这是因为铝在真空条件下 蒸发湿度较低 易操作 铝镀膜层对塑料的附着力强 富有金属光泽 铝镀膜层还能够遮蔽紫外线 对气体阻隔性也很好 另外 高纯度的铝价格比较便宜 这是其他镀膜材料所不及的 铝的反射率高 厚度40nm铝镀膜层的反射率达90 七 基材适镀性特征 真空镀膜虽然适合的基材种类很多 但仍以塑料或其他高分子材料基材为主 原则上 绝大多数的聚合物材料都可用于真空镀膜 因聚合物材料的本身的品种较多 性能相差较大 对真空镀膜的适应性也可能不同 作为真空镀膜的塑料基材 其最基本的性能应包括附着性能 真空放气量和耐热性等几方面指标 被镀塑料基材应与真空镀膜材料有良好的附着结合强度 塑料与金属镀层的结合强度和塑料本身的极性等结构因素密切相关 一般认为聚酯类材料和镀铝膜层的结合力最强 在保证表面洁净的条件下可以直接进行真空镀膜 如大规模生产的PET真空镀膜 铝镀膜层PP PE 等弱极性基材的附着力差 PC和硬质PVC则介乎其间 附着力 八 塑料真空镀膜常见问题分析 真空镀膜技术是一个多学科综合的产物 其工艺过程也必然涉及多方面的技术知识 生产上出现的技术问题也非单纯的涂料技术可以解决的 需进行多学科的综合分析 首先 塑料基材的质量要合乎真空镀膜的要求 基材成型加工不当时 容易出现各种缺陷 直接或间接影响真空镀膜质量 光固化真空镀膜涂料应用常见工艺问题及解决方案 化学镀又称水电镀 也可称为湿镀 一般用此方法镀膜 成本高 膜厚不均匀 厚度难于控制 而且会产生大量的废液而造成公害 八 真空镀膜与化学镀的区别 一般用此方法镀膜不易受污染 可获得纯度高 致密性好 厚度均匀的膜层 对空气环境不会产生污染 真空镀膜材料和基体材料有广泛的选择性 可以制备各种不同的功能性膜层 如玻璃 陶瓷 塑料 木板等 薄膜结构在化学组成上可分单质膜 化合物膜 在薄膜功能上 可分为装饰膜 例如 防腐蚀膜 硬质膜 隔热膜 超导膜 显示存贮膜及防辐射膜等 薄膜与基体附着强度好 膜层牢固 对环境无污染 真空镀称为干镀 首先开水 电 气 总电源 开维持泵 开扩散泵加热 开粗抽泵 开预抽阀 关预抽阀 开粗抽阀 开罗茨泵 如有离子轰击 开轰击30秒 关轰击 开真空计 当真空到6 0 7 0pa时 关粗抽阀 开前置阀 开精抽阀 当真空达到7 10 3pa 开转架 开始镀膜操作 镀膜完毕后 关闭真空计 离子源 关精抽阀 前置阀 关罗茨泵 开充气阀 取件 上料 反复开始操作 八 真空镀膜机操作工艺流程 1 设备停用时 镀膜室要保持真空状态 减少内表面内气体的吸附 防止氧化 2 冷却水通畅下才能对扩