表面處理詳解!真空電鍍與水電鍍哪不一樣?
來源:長辰實業 日期:2021-12-03
如果有人問你,電鍍是什么?你會怎么回答?
有人說是水電鍍,有人說是真空鍍。到底哪個對呢?實際上,在不同的行業"電鍍"代表不同的意思。例如在現在的手機行業里,水電鍍很少有應用,在很多人的腦海里,電鍍一般指的真空鍍,而在衛浴行業,水電鍍的應用很多,當然一般的電鍍指的水電鍍。
水電鍍和真空鍍都屬于鍍膜,讓我們從鍍膜的分類說起,看看各類鍍膜之間的區別是什么。
鍍膜按成型方法分類如下:
1. 固相法:--- >化學變化
2. 液相法:--- >化學變化
3. 氣象法:--- >化學變化和物理變化
詳細分類如下:
其中常用的鍍膜方式有:水電鍍、陽極氧化、真空蒸鍍、真空濺鍍、離子鍍。接下來,將從CMF工程師的角度,對上述鍍膜方法逐一講解。
■水電鍍法:
工藝關鍵詞:陽極溶解、陰極附著、電化學反應
水電鍍法主要應用于打造高反射鏡效果、增加附著層等,其優點是可鍍大面積,成本低,缺點是電解液毒性高,工業污染大。
■陽極氧化法:
工藝關鍵詞:金屬氧化成膜、電化學反應
陽極氧化亦可做成Ta2O2、TiO2、ZrO2、Nb2O5、HfO2、WO3等,主要用作保護膜或著色裝飾膜
■真空蒸鍍又稱熱蒸發蒸鍍法
工藝關鍵詞:高溫溶解蒸發、沉積后覆膜
依薄膜材料之加熱方式之不同,真空蒸鍍又可分為間接加熱型與直接加熱型。
1. 間接加熱型:只針對蒸發源加熱,間接使其上之薄膜材料因熱而蒸發;
2. 直接加熱型:利用高能粒子(電子束,電漿或鐳射)或高頻,直接使置于蒸發源上之薄膜材料升溫而蒸發;
*為避免蒸發源(容器)隨著薄膜材料一同被蒸發,蒸發源材質的熔點一定要高于薄膜材料的沸點。
蒸鍍原理
■電阻加熱蒸鍍法
主要利用電流通過電阻時會產生熱能來對薄膜材料間接加熱。裝置如下
電阻加熱蒸鍍法
電阻加熱法的缺點:
1. 需先加熱蒸發源再傳熱給薄膜材料,蒸發源易與材料起作用或引升雜質;
2. 蒸發源加熱溫度有限,對高熔點之氧化物大多無法熔融蒸鍍;
3. 蒸鍍速度有限;
4. 如鍍膜材料為化合物,則有分解之可能;
5. 膜質不硬,密度不高,附著性較差。
■濺鍍
工藝關鍵詞:電離惰性氣體轟擊靶材、靶材脫落沉積冷卻成膜
濺鍍的原理,是鍍膜機腔體抽真空,直接以薄膜材料(靶材)當做電極,利用電極間見通電5KV~15KV產生的電漿轟擊靶材,同時通入氣體,氣體發生離子化,粒子在電漿內移動,離子撞擊靶材并使靶材表面原子脫離進而沉積在基板上,冷卻濃縮成薄膜。
■磁控濺鍍
在直流濺鍍或射頻濺鍍的基礎上改進電極結構,亦即再把陰極內側裝置一永久磁鐵,并使磁場方向垂直于極暗區電場方向,以便用磁場約束帶電粒子的運轉,這種濺射法稱為磁控濺射。
由于磁場的作用力與電子的運轉方向垂直,將形成電子回旋運動的向心力,此時中性物種間的撞擊機率提高,始之在較低的壓力下即能制作薄膜。
除了低壓外,磁控濺射的另兩項有優點就是高速,低溫,因此也稱之為高速低溫濺鍍法。
但是磁控濺鍍也存在一些問題,如就平板磁控電極磁控電極而言,靶材中央及周邊不為垂直于電廠的磁場分量越來越小,亦即與靶材表面平行的磁場分量小,使得在靶材表面的一個環形區域被濺射的異???,而中央和邊緣處濺射的少,如此下去便會出現W形侵蝕谷,使的靶材利用率降低,并且可能對薄膜的均勻性產生影響。
■離子鍍
工藝關鍵詞:真空氣體放電、解離靶材、轟擊基材
主要原理是利用氣體放電現象,將薄膜材料解離成離子狀態,而后沉積于基板上。
離子鍍的基本鍍膜系統為PVD系統,只是多加入反應性氣體,使其與蒸發后的薄膜材料反應,而后沉積在基板上形成化合物,所以薄膜鍍層的組成成分與原薄膜材料不同,是基材靶材的化合物。
離子鍍基本上包括三個步驟 :
1. 將固態原子變成氣態原子:可用真空蒸鍍之各種蒸發源及各種濺射機制達到此一目的;
2. 將氣態原子變成離子態,以提高原料的離子化程度(通??蛇_1%):可用各種離子元傳送能量給原料原子,以達到始之離子化的程度;
3. 提升離子態原料所帶的能量以提高薄膜的品質:可在基本上加上適當負偏壓,以達到加速離子的能力。
離子鍍原理
離子鍍的特點如下:
1. 離子鍍可在較低溫度600度下進行;
2. 附著性良好;
3. 繞射性良好-帶電原子能達到基本的所有表面而沉積鍍層;
4. 沉積速度快,可達1~5um,而一般二級板型濺射速度只有0.01~1.0um/min;
5. 加工性及薄膜材料的選擇性廣,可加工除金屬外,陶瓷,玻璃 ,塑膠均可,而薄膜材料的選擇也很廣泛,金屬,合金,化合物皆可。
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