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【深涂学会 科普知识】真空镀膜技术介绍

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真空镀膜的应用广泛,如真空镀铝,在塑料等基体上进行真空镀,再经过不同颜色的染色处理,可以应用于家具、工艺品、灯饰、钟表、玩具、汽车灯具、反光镜及柔软包装材料等产品制造中,装饰效果十分出色。





真空镀膜技术通常应用的领域

① 在硬质涂层中的应用:切削工具、模具和耐磨耐腐蚀零件等。


在防护涂层中的应用:飞机发动机的叶片、汽车钢板、散热片等。


在光学薄膜领域中的应用:增透膜、高反膜、截止滤光片、防伪膜等。


在建筑玻璃方面的应用:阳光控制膜、低辐射玻璃、防雾防露和自清洁玻璃等。


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在太阳能利用领域的应用:太阳能集热管、太阳能电池等。


在集成电路制造中的应用:薄膜电阻器、薄膜电容器、薄膜温度传感器等。


在信息显示领域的应用:液晶屏、等离子屏等。


在信息存储领域的应用:磁信息存储、磁光信息存储等。


在装饰饰品上的应用:手机壳、表壳、眼镜架、五金、小饰品等镀膜。


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真空镀膜技术的优

① 镀覆材料广泛:可作为真空镀蒸发材料有几十种,包括金属、合金和非金属。真空镀膜加工还可以像多层电镀一样,加工出多层结构的复合膜,满足对涂层各种不同性能的需求;


② 真空镀膜技术可以实现不能通过电沉积方法形成镀层的涂覆:如铝、钛、锆等镀层,甚至陶瓷和金刚石涂层,这是十分难能可贵的;


③ 真空镀膜性能优良:真空镀膜厚度远小于电镀层,但涂层的耐摩擦和耐腐蚀性能良好,孔隙率低,而且无氢脆现象,相对电镀加工而言可以节约大量金属材料;


③ 环境效益优异:真空镀膜加工设备简单、占地面积小、生产环境优雅洁净,无污水排放,不会对环境和操作者造成危害。在注重环境保护和大力推行清洁生产的形势下,真空镀膜技术在许多方面可以取代电镀加工。



真空镀膜技术的分类

真空镀膜主要分类有:蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。


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蒸发镀膜

在真空状态下,加热蒸发容器中的靶材,使其原子或分子逸出,沉积在目标物体表面,形成固态薄膜。依蒸镀材料、基板的种类可分为:抵抗加热、电子束、高周波诱导、雷射等加热方式。蒸镀材料有铝、亚铅、金、银、白金、镍等金属材料与可产生光学特性薄膜的材料,主要有使用SiO2、TiO2、ZrO2、MgF2等氧化物与氟化物。蒸镀除金属外,树脂与玻璃也可以使用、近年来连纸也变成可蒸镀。

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蒸发镀膜的优缺点
优点:设备简单、容易操作;成膜的速率快,效率高。
缺点:薄膜的厚度均匀性不易控制,蒸发容器有污染的隐患,工艺重复性不好,附着力不高。


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溅射镀膜

电子在电场的作用下加速飞向基片的过程中与氩原子发生碰撞,电离出大量的氩离子和电子。氩离子在电场作用下加速轰击靶材,溅射出大量的靶原子,靶原子沉积在基片表面形成膜。二次电子受到磁场影响,被束缚在靶面的等离子体区域,二次电子在磁场作用下绕靶面做圆周运动,在运动过程中不断和氩原子发生撞击,电离出大量氩离子轰击靶材。


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磁控溅射的靶材

靶材的材质主要有金属靶材,金属氧化物靶材等。依据目标靶座的形状和大小进行加工。

磁控溅射优缺点
优点:工艺重复性好,薄膜纯度高,膜厚均匀,附着力好。
缺点:设备结构复杂,溅射靶材一旦穿透就会导致整块靶材的报废,所以靶材的利用率低。

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离子镀

蒸发物质的分子被电子撞击后沉积在固体表面称为离子镀。蒸发源接阳极,工件接阴极,当通以三至五千伏高压直流电以后,蒸发源与工件之间产生辉光放电。由于真空罩内充有惰性氩气,在放电电场作用下部分氩气被电离,从而在阴极工件周围形成一等离子暗区。带正电荷的氩离子受阴极负高压的吸引,猛烈地轰击工件表面,致使工件表层粒子和脏物被轰溅抛出,从而使工件待镀表面得到了充分的离子轰击清洗。随后,接通蒸发源交流电源,蒸发料粒子熔化蒸发,进入辉光放电区并被电离。带正电荷的蒸发料离子,在阴极吸引下,随同氩离子一同冲向工件,当抛镀于工件表面上的蒸发料离子超过溅失离子的数量时,则逐渐堆积形成一层牢固粘附于工件表面的镀层。


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9.真空室接不同电位的各部分间的绝缘电阻值的大小,均按GB/T11164-1999中的4、4、6。


10.其他注意事项

① 环境温度:10-30℃。
② 相对湿度:不大于75%。
③ 冷却水进水温度:不高于25℃。
④ 冷却水质:城市自来水或相当质量的水。
⑤ 供电电源:380V三相50Hz或220V单相50Hz(由所用电器需要而定);电压波动范围:342-399V或198-231V;频率波动范围:49-51Hz。
⑥ 设备所需的压缩空气,液氮,冷水、热水等的压力、温度,消耗量等,均应在产品使用说明书中写明。
⑦ 设备周围环境整洁,空气清洁,不应有引起电器及其他金属件表面腐蚀或引起金属间导电的尘埃或气体存在。





















真空镀膜技术的发展趋势

目前计算机和信息技术的基础是超大规模集成电路;但下个世纪的基本元件将是纳米电子集成电路。它是微电子器件的下一代,有自己的理论、技术和材料。现有微电子器件的主要材料是极纯的硅、锗和鎵砷等晶体半导体。纳米电子器件有可能是以有机或有机/无机复合晶体薄膜为主要原料,要求纯度更高,结构更完善。真空制备的清洁环境,有希望加工组装出纳米电子器件所要求的结构。另据文献报道,利用真空镀膜技术可以制备出纳米电子器件进行组装所要求的平整基底。

来源:涂料展及表面处理

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