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0510-88276101PVD真空鍍膜技術(shù)原理及優(yōu)點(diǎn)
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一、PVD真空鍍膜技術(shù)原理
PVD( Physical Vapor Deposition)分為:真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜。我們通常所說(shuō)的PVD鍍膜,指的就是真空離子鍍膜和真空濺射鍍;通常說(shuō)的NCVM鍍膜,就是指真空蒸發(fā)鍍膜。
真空蒸鍍基本原理:在真空條件下,使金屬、金屬合金等蒸發(fā),然后沉積在基體表面上,蒸發(fā)的方法常用電阻加熱,電子?xùn)|轟擊鍍料,使蒸發(fā)成氣相,然后沉積在基體表面,歷史上,真空蒸鍍是PVD法中使用較早的技術(shù)。
濺射鍍膜基本原理:充(Ar)氣的真空條件下,使氣進(jìn)行輝光放電,這時(shí)氬(Ar)原子電離成氮離子(Ar),離子在電場(chǎng)力的作用下,加速轟擊以鍍料制作的陰極靶材,靶材會(huì)被濺射出來(lái)而沉積到工件表面。濺射鍍膜中的入射離子,一般采用輝光放電獲得,在10-2pa~10Pa范圍,所以濺射出來(lái)的粒子在飛向基體過(guò)程中,易和真空室中的氣體分子發(fā)生碰撞,使運(yùn)動(dòng)方向隨機(jī),沉積的膜易于均勻。
離子鍍基本原理:在真空條件下,采用某種等離子體電離技術(shù),使鍍料原子部分電離成離子,同時(shí)產(chǎn)生許多高能量的中性原子,在被鍍基體上加負(fù)偏壓。這樣在深度負(fù)偏壓的作用下,離子沉積于基體表面形成薄膜。
二、PVD鍍膜的優(yōu)點(diǎn)
1)鍍層附著性能好
普通真空鍍膜時(shí),在工件表面與鍍層之間幾乎沒(méi)有連接的過(guò)渡層,好似截然分開(kāi)。而離子鍍時(shí),離子高速轟擊工件時(shí),能夠穿透工件表面,形成一種注入基體很深的擴(kuò)散層,離子鍍的界面擴(kuò)散深度可達(dá)四至五微米,對(duì)離子鍍后的試件作拉伸試驗(yàn)表明,一直拉到快要斷裂時(shí),鍍層仍隨基體金屬一起塑性延伸,無(wú)起皮或剝落現(xiàn)象發(fā)生,可見(jiàn)附著多么牢固,膜層均勻,致密。
2)繞鍍能力強(qiáng)
離子鍍時(shí),蒸發(fā)料粒子是以帶電離子的形式在電場(chǎng)中沿著電力線方向運(yùn)動(dòng),因而凡是有電場(chǎng)存在的部位,均能獲得良好鍍層,這比普通真空鍍膜只能在直射方向上獲得鍍層優(yōu)越得多。因此,這種方法非常適合鍍覆零件上的內(nèi)孔、凹槽和窄縫。等其他方法難鍍的部位。用普通真空鍍膜只能鍍直射表面,蒸發(fā)料粒子猶如攀登云梯一樣,只能順梯而上;而離子鍍則能均勻地鍍到零件的背面和內(nèi)孔中,帶電離子則好比坐上了直升飛機(jī),能夠沿著規(guī)定的航線飛抵其活動(dòng)半徑范圍內(nèi)的任何地方。
3)鍍層質(zhì)量好
離子鍍的鍍層組織致密、無(wú)氣泡、厚度均勻。甚至棱面和凹槽都可均勻鍍覆,不致形成金屬瘤。像螺紋一類的零件也能鍍覆,有高硬度、高耐磨性(低摩擦系數(shù))、很好的耐腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn),膜層的壽命更長(zhǎng);同時(shí)膜層能夠大幅度提高工件的外觀裝飾性能。
4)清洗過(guò)程簡(jiǎn)化
現(xiàn)有鍍膜工藝,多數(shù)均要求事先對(duì)工件進(jìn)行嚴(yán)格清洗,既復(fù)雜又費(fèi)事。然而,離子鍍工藝自身就有一種離子轟擊清洗作用,并且這一作用還一直延續(xù)整個(gè)鍍膜過(guò)程。清洗效果極好,能使鍍層直接貼近基體,有效地增強(qiáng)了附著力,簡(jiǎn)化了大量的鍍前清洗工作。
5)可鍍材料廣
離子鍍由于是利用高能離子轟擊工件表面,使大量的電能在工件表面轉(zhuǎn)換成熱能,從而促進(jìn)了表層組織的擴(kuò)散作用和化學(xué)反應(yīng)。然而,整個(gè)工件,特別是工件心部并未受到高溫的影響。因此這種鍍膜工藝的應(yīng)用范圍較廣,受到的局限性則較小。通常,各種金屬、合金以及某些合成材料、絕緣材料、熱敏材料和高熔點(diǎn)材料等均可鍍復(fù)。即可在金屬工件上鍍非金屬或金屬,也可在非金屬上鍍金屬或非金屬,甚至可鍍塑料、橡膠、石英、陶瓷等。
PVD鍍膜技術(shù)其應(yīng)用,主要是裝飾鍍膜和工具鍍膜。對(duì)于幫助企業(yè)產(chǎn)品提升產(chǎn)品的耐磨性、耐腐蝕性和保持化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn),可謂功不可沒(méi)。
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PVD( Physical Vapor Deposition)分為:真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜。我們通常所說(shuō)的PVD鍍膜,指的就是真空離子鍍膜和真空濺射鍍;通常說(shuō)的NCVM鍍膜,就是指真空蒸發(fā)鍍膜。
真空蒸鍍基本原理:在真空條件下,使金屬、金屬合金等蒸發(fā),然后沉積在基體表面上,蒸發(fā)的方法常用電阻加熱,電子?xùn)|轟擊鍍料,使蒸發(fā)成氣相,然后沉積在基體表面,歷史上,真空蒸鍍是PVD法中使用較早的技術(shù)。
濺射鍍膜基本原理:充(Ar)氣的真空條件下,使氣進(jìn)行輝光放電,這時(shí)氬(Ar)原子電離成氮離子(Ar),離子在電場(chǎng)力的作用下,加速轟擊以鍍料制作的陰極靶材,靶材會(huì)被濺射出來(lái)而沉積到工件表面。濺射鍍膜中的入射離子,一般采用輝光放電獲得,在10-2pa~10Pa范圍,所以濺射出來(lái)的粒子在飛向基體過(guò)程中,易和真空室中的氣體分子發(fā)生碰撞,使運(yùn)動(dòng)方向隨機(jī),沉積的膜易于均勻。
離子鍍基本原理:在真空條件下,采用某種等離子體電離技術(shù),使鍍料原子部分電離成離子,同時(shí)產(chǎn)生許多高能量的中性原子,在被鍍基體上加負(fù)偏壓。這樣在深度負(fù)偏壓的作用下,離子沉積于基體表面形成薄膜。
二、PVD鍍膜的優(yōu)點(diǎn)
1)鍍層附著性能好
普通真空鍍膜時(shí),在工件表面與鍍層之間幾乎沒(méi)有連接的過(guò)渡層,好似截然分開(kāi)。而離子鍍時(shí),離子高速轟擊工件時(shí),能夠穿透工件表面,形成一種注入基體很深的擴(kuò)散層,離子鍍的界面擴(kuò)散深度可達(dá)四至五微米,對(duì)離子鍍后的試件作拉伸試驗(yàn)表明,一直拉到快要斷裂時(shí),鍍層仍隨基體金屬一起塑性延伸,無(wú)起皮或剝落現(xiàn)象發(fā)生,可見(jiàn)附著多么牢固,膜層均勻,致密。
2)繞鍍能力強(qiáng)
離子鍍時(shí),蒸發(fā)料粒子是以帶電離子的形式在電場(chǎng)中沿著電力線方向運(yùn)動(dòng),因而凡是有電場(chǎng)存在的部位,均能獲得良好鍍層,這比普通真空鍍膜只能在直射方向上獲得鍍層優(yōu)越得多。因此,這種方法非常適合鍍覆零件上的內(nèi)孔、凹槽和窄縫。等其他方法難鍍的部位。用普通真空鍍膜只能鍍直射表面,蒸發(fā)料粒子猶如攀登云梯一樣,只能順梯而上;而離子鍍則能均勻地鍍到零件的背面和內(nèi)孔中,帶電離子則好比坐上了直升飛機(jī),能夠沿著規(guī)定的航線飛抵其活動(dòng)半徑范圍內(nèi)的任何地方。
3)鍍層質(zhì)量好
離子鍍的鍍層組織致密、無(wú)氣泡、厚度均勻。甚至棱面和凹槽都可均勻鍍覆,不致形成金屬瘤。像螺紋一類的零件也能鍍覆,有高硬度、高耐磨性(低摩擦系數(shù))、很好的耐腐蝕性和化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn),膜層的壽命更長(zhǎng);同時(shí)膜層能夠大幅度提高工件的外觀裝飾性能。
4)清洗過(guò)程簡(jiǎn)化
現(xiàn)有鍍膜工藝,多數(shù)均要求事先對(duì)工件進(jìn)行嚴(yán)格清洗,既復(fù)雜又費(fèi)事。然而,離子鍍工藝自身就有一種離子轟擊清洗作用,并且這一作用還一直延續(xù)整個(gè)鍍膜過(guò)程。清洗效果極好,能使鍍層直接貼近基體,有效地增強(qiáng)了附著力,簡(jiǎn)化了大量的鍍前清洗工作。
5)可鍍材料廣
離子鍍由于是利用高能離子轟擊工件表面,使大量的電能在工件表面轉(zhuǎn)換成熱能,從而促進(jìn)了表層組織的擴(kuò)散作用和化學(xué)反應(yīng)。然而,整個(gè)工件,特別是工件心部并未受到高溫的影響。因此這種鍍膜工藝的應(yīng)用范圍較廣,受到的局限性則較小。通常,各種金屬、合金以及某些合成材料、絕緣材料、熱敏材料和高熔點(diǎn)材料等均可鍍復(fù)。即可在金屬工件上鍍非金屬或金屬,也可在非金屬上鍍金屬或非金屬,甚至可鍍塑料、橡膠、石英、陶瓷等。
PVD鍍膜技術(shù)其應(yīng)用,主要是裝飾鍍膜和工具鍍膜。對(duì)于幫助企業(yè)產(chǎn)品提升產(chǎn)品的耐磨性、耐腐蝕性和保持化學(xué)穩(wěn)定性等特點(diǎn),可謂功不可沒(méi)。
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