真空镀膜(ncvm)工艺培训教材.ppt

1、日期：08年03月20日，撰稿人：张玉立承认人：张经理，真空镀膜(NCVM )项目工程师培训教材，前文所述：1.真空镀膜行业的兴起背景：实施环保认证指令和对各国环境问题的立法不断。 传统的高污染电镀行业不符合环保要求，将被新的环保技术所取代。 真空镀膜无废水、排瓦斯气体等污染，在环境保护上具有绝对优势，必将兴起和普及。 真空镀膜技术及设备200年的发展史(1805-2007 )，1 .制膜(或镀膜)方法可分为气相生成法、氧化法、络离子注浆法、扩散法、电镀法、涂布法、液相生成法等. 气相沉积法可分为物理气相沉积法(physical Vapor Deposition简称PVD法)化学汽相淀积工艺和

2、放电聚合法等。 今天主要介绍尺物理气相沉积。 由于该方法基本上是在真空环境下进行的，因此将这些个称为真空镀膜技术。 真空镀膜技术和设备200年的发展史(1805-2007 )，2 .物理气相沉积法按照制作过程的工艺划分为真空镀膜膜、磁控溅射膜和络离子镀膜. 尺真空镀膜：用真空室(电镀炉)加热蒸发容器中应该形成的薄膜的产品材料，使其原子和分子从表面气化排放，形成蒸气流，入射到固体(电镀制品)表面，冷凝形成固体薄膜的方法(加热源为电阻加热源、电子束(枪)蒸发源， 分的磁控管溅射法：在与营销对象(被镀金属材料，一般制作成圆筒形，因为是营销对象束状，所以称为营销对象)平行的方向上施加磁场，利用电场和磁

3、场正交的磁控管原理，在低温状态下使高速粒子(电子)撞击营销对象表面， 络离子涂复法： 1963年美国Sandia公司首先提倡的基于真空蒸发和真空溅射技术而发展起来的涂复技术。 在真空条件下应用瓦斯气体放电实现了镀膜。 即，在真空腔(电镀炉)电离气体或蒸发物质，在气体络离子或被蒸发物质络离子的碰撞下，在云同步中将蒸发物或其反应物蒸镀到制品上。 膜材料的气化方法有电阻加热、电子束加热、阴极孤立放电加热。 瓦斯气体分子或原子的分离和活化方式有辉光放电型、电子束型、热电子型等络离子电子束型及高真空弧光放电型。 奥科采用了通过电阻加热使膜材气化，将被电镀品作为阴极，通过高电压电流辉光放电使填充的瓦斯气体

4、(氩Ar )分离的方法。 络离子涂膜的密合力最高。 真空镀膜技术从1805年开始探索性研究，十九世纪一直处于探索、预研阶段。 20世纪后50年(1950年后)发迹，其发展过程从以下：1805年开始研究浸润角与表面能的关系. 1817年在镜片上形成了减反射膜。 1904年在圆筒上溅射银镀层获得专利。 1946年用x射线吸收法测量薄膜的厚度，成立了英国good fello公司，1947年成功地镀上了200英寸望远镜的镜面铝。 1947年成立了美国国家光学实验室(DCLI )，用透光率控制薄膜的厚度。 1950年溅射理论成立，半导体工业星空卫视，各种微电子工业星空卫视，塑料装饰膜开始出现。 1953

5、年成立了美国真空学会，用卷绕镀膜的方法制作了防反射薄膜材料(3M公司)。 从1954年开始，新型真空蒸发式缠绕电镀机(德意志Leybold莱宝公司)被开发出来。 1956年美国第一辆表面镀金属膜的汽车诞生了(福特汽车公司)。 1957年成立了美国真空涂层学会，真空镀镉法被航空工业所接受。 1959年成功研制出了录音带涂层设备(Temescal公司)。 从1963年开始研制了一些大气暴露的连续涂层设备，成功研制了络离子涂层技术，20世纪70年代(1970年以后)各种真空涂层技术的应用全面实现了产业化，薄膜技术的发展进入了黄金期。 1995年成功研制出了用于汽车灯的在线捆绑软件溅射涂层技术(Ley

6、bold公司)。4、利用非导电工艺的前景，利用金属氧化物和金属化合物的表面加工技术，外部表面呈金属色，非导电(电阻值无限大)，提高该人体健康和产品性能的新工艺势将成为表面处理技术的主流。 二真空镀膜的工艺特性：生产工序：原材料预处理-底涂UV -镀膜-中涂UV镀膜机内的真空度1-5X10-4T0RR(1TORR=1水银柱高的压力，大气压强760TORR。 本公司电镀机内真空度1.3X10-3Pa )。 电镀机内气压极低，产品中添加剂、油脂、水分溢出，产品注射时不能放入离型剂、塑化剂或直接放入色粉成型。 二真空镀膜的工艺特性： 2 .纳米级厚度、膜厚均匀。 真空电镀膜的膜层厚度为数shi10至数

7、百毫微米(一般为0.2um )，膜层各部位的厚度极其均匀。 /铝镀层的厚度达到0.9nm时能够导电，达到30nm时与固体铝材性能相同，电镀银层不足5nm时则无法导电。 各塑胶制品本身具有约0.5um的粗糙度，结合第1条要素，塑料表面在涂层前喷涂UV进行封闭平整，达到理想的镜面效果。 由于镀层过薄，对底涂层UV材料外观要求基本严格，要求油漆作室的清洁级极高。 在云同步，产品外观面积越大，次品率有可能越高(目前奥科生产现场的清洁级为10000级，油漆作室、烤箱、电镀厂的清洁级为3000级)。 电镀膜厚目前主要由透光率及反射率控制，电镀层越厚，透光率越差，反射率越高。二真空镀膜的工艺特性3360，3

8、，3 .镀膜制品的放置有方向性：在立式、卧式镀炉中，制品都必须放置在镀炉工装平行平面上。 由于金属材料随着蒸汽的流动而直线或圆弧运动，所以电镀材料与工装平行放置。 电镀室的空间一定，产品的平面面积越大，曲面越深，生产能力越低，相应地生产成本越高。 4 .底涂uv及电镀后产品表面极为脆弱敏感，需要特殊保护。 由于镀层只有几十毫微米，对底涂层UV层的表面不良没有屏蔽能力，另外由于镀层过薄，镀层的金属极弱，容易产生伤痕、凹痕。 产品底部涂抹UV后，电镀后不能进行人工全检查，在(少量样品确定合格率)作业中，采用专用的驾驶盘、手指套、口罩及车辆用防尘罩等方法预防产品表面的污染、破坏。 二真空镀膜的工艺特

9、性： 5 .镀膜材料和蒸汽的流入速度极高，一般的磁控溅射和蒸发镀膜金属原子的入射速度都在2000米/秒左右。 每个炉的电镀时间(金属原子累计入射沉淀时间)为15-20分钟左右，磁控溅射因工艺不同而不同。 各炉的生产能力以复盖普通大哥大框体的例子约为1000PCS/炉，产品大小不同，各炉的生产能力不同。 6 .颜色制作渠道多样化，目前有三种颜色制作渠道。 一种是在中涂UV或面涂UV中添加色精。 由于色精与UV紫外光作用，添加量一般为2%； 二是在镀膜中填充瓦斯气体，使瓦斯气体与金属材料反应而得到颜色(例如，Ar2 O2铝金属能够得到黑色，O2 Al能够得到黄色)。 三是上述两者组合生产。 一般来

10、说，颜色越深，越深，有光泽的附着力越差(着色加工)。 二真空镀膜的工艺特性：7、7、7 .镀膜用金属材料的范围极广，除了铁元素金属以外，各种金属及金属合金在理论上可以作为镀材使用。 常用的有铝、铜、镍、镍银合金、铬等。 另外，由于镀膜是物理过程，所以几乎不影响制品材料自身的性能。 8 .电镀产品可达到的质量水平：附着力：无脱落-5%脱落。 RCA耐磨性： 200-350次。 硬度：像1H-3H ABS PC材料一样，用500g擦拭1H。 PMMA材料达到3H甚至4H。 其他高低温、冷热冲击、盐雾试验、耐酒精试验、化妆品试验、人工汗试验等均可满足常规要求。特别是要求高的产品，一般是通过涂三层UV

11、来实现的，但是由于工序增加，不良率、生产能力会相应降低。 二真空涂层的工艺特性： 9，生产过程时间限制性：金属涂层长时间暴露在空气中会氧化黑化，根据材料的不同，氧化速度不同，其中锡涂层的氧化速度最快，4H明显黑化，另外底漆UV静置时间过长时，涂层因此，底层UV、镀膜及面涂UV的几个工序间的作业时间间隔根据实际的作业经验限定在8-12H的范围内。 10、UV涂料和涂料施工特性：电镀膜底涂UV和顶涂UV涂料比普通塑料喷涂UV涂料有两个明显不同的特性：1)涂料材料组成的固体成分高，底漆UV最高2 )不含普通喷涂用惰性溶剂，不能添加时因此，产品的单位涂料的使用量和成本明显高于普通的塑料油漆作，并且对底

12、层UV、面油漆作UV和色精的UV能量范围的要求也比普通的UV严格，普通底层UV要求为600-1000mj/cm2面油漆作UV要求为800-1200 mj/cm2 UV生产时的过滤要求也比通常的塑料UV严格，要求用600目左右的过滤网进行过滤。 UV膜厚求出底涂UV湿膜20-25um、干膜12-20um、面涂UV8-15um。 三真空涂层技术对材料的适应性和作为真空涂层所要求的塑料材料，其最基本的性能应包括附着性能、真空排气量和耐热性等几个方面的指标。 1 .附着力：被电镀材料应与真空电镀材料有良好的附着键强度，一般认为聚酯类化合物系材料与铝膜层的结合力最强(如PET )。 测定附着性能好坏的标

13、准是塑料构件表面自由能(表面活性指数)一般表面自由能33-3510-5 N/CM的弱极性塑料(即真空电镀和原材料的密合性)，通过实施底漆可以提高，通过化学材料清洗、浸渍、等离子预处理等2 .真空排气量：容易在一部分原材料中挥发的小分子(包括水分、塑化剂、残留溶剂、未反应单体、增加剂等)在真空状态下作为气体溢出，镀层的附着力：根据可能破坏平平整整性和外观的材质，其排气量的差大，例如，一般的ABS， ABS PC的含水量在0.5-0.2之间，在真空状态下ABS的放气主要包括水分、CO和氢，尼龙、尼龙纤维、聚乙烯醇粉末材料等容易吸湿，水分含量更高妨碍镀膜，目前处理这种问题的另一种方法是用底层UV封闭

14、。 但是，含量过高是不行的，会溢出塑化剂含量在10以上的塑化剂。 三真空涂层技术对原材料的适应性和要求：作为真空涂层的塑料原材料，其最基本的性能应包括附着性能、真空排气量和耐热性等几个方面的指标。 3、耐热性：无论真空涂层采用什么工艺，材料都要面临升温的考验。 蒸发源的辐射热、涂层材料的高能粒子、汽化原子、分子等离子体等，原材料上的冷凝热和动能使原材料(浅表层)迅速升温，原材料的耐热性差则在真空涂层时产生褶皱，整体收缩的不同塑料的耐热性千差万别。 一般PVC材料的热安定性差，热变形温度低，通常只能在最高60-70使用。 一般的工程塑料可以在200以下使用。 电子塑料零配件并不特别薄，特殊细节部件一般即使真空涂层也不会发生变形。 四：生产工艺和行业难题的原因处理方法：如生产中常见的缺