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真空鍍膜
  • 日期:2020-08-06 11:12:24

真空鍍膜是指在高真空的條件下加熱金屬或非金屬材料,使其蒸發并凝結于鍍件(金屬、半導體或絕緣體)表面而形成薄膜的一種方法。例如,真空鍍鋁、真空鍍鉻等。

真空鍍膜是真空應用領域的一個重要方面,它是以真空技術為基礎,利用物理或化學方法,并吸收電子束、分子束、離子束、等離子束、射頻和磁控等一系列新技術,為科學研究和實際生產提供薄膜制備的一種新工藝。簡單地說,在真空中把金屬、合金或化合物進行蒸發或濺射,使其在被涂覆的物體(稱基板、基片或基體)上凝固并沉積的方法,稱為真空鍍膜。

眾所周知,在某些材料的表面上,只要鍍上一層薄膜,就能使材料具有許多新的、良好的物理和化學性能。20世紀70年代,在物體表面上鍍膜的方法主要有電鍍法和化學鍍法。前者是通過通電,使電解液電解,被電解的離子鍍到作為另一個電極的基體表面上,因此這種鍍膜的條件,基體必須是電的良導體,而且薄膜厚度也難以控制。后者是采用化學還原法,必須把膜材配制成溶液,并能迅速參加還原反應,這種鍍膜方法不僅薄膜的結合強度差,而且鍍膜既不均勻也不易控制,同時還會產生大量的廢液,造成嚴重的污染。因此,這兩種被人們稱之為濕式鍍膜法的鍍膜工藝受到了很大的限制。

真空鍍膜則是相對于上述的濕式鍍膜方法而發展起來的一種新型鍍膜技術,通常稱為干式鍍膜技術。

真空鍍膜技術與濕式鍍膜技術相比較,具有下列優點:

(1)薄膜和基體選材廣泛,薄膜厚度可進行控制,以制備具有各種不同功能的功能性薄膜。

(2)在真空條件下制備薄膜,環境清潔,薄膜不易受到污染,因此可獲得致密性好、純度高和涂層均勻的薄膜。

(3)薄膜與基體結合強度好,薄膜牢固。

(4)干式鍍膜既不產生廢液,也無環境污染。

真空鍍膜技術主要有真空蒸發鍍、真空濺射鍍、真空離子鍍、真空束流沉積、化學氣相沉積等多種方法。除化學氣相沉積法外,其他幾種方法均具有以下的共同特點:

(1)各種鍍膜技術都需要一個特定的真空環境,以保證制膜材料在加熱蒸發或濺射過程中所形成蒸氣分子的運動,不致受到大氣中大量氣體分子的碰撞、阻擋和干擾,并消除大氣中雜質的不良影響。

(2)各種鍍膜技術都需要有一個蒸發源或靶子,以便把蒸發制膜的材料轉化成氣體。由于源或靶的不斷改進,大大擴大了制膜材料的選用范圍,無論是金屬、金屬合金、金屬間化合物、陶瓷或有機物質,都可以蒸鍍各種金屬膜和介質膜,而且還可以同時蒸鍍不同材料而得到多層膜。

(3)蒸發或濺射出來的制膜材料,在與待鍍的工件生成薄膜的過程中,對其膜厚可進行比較精確的測量和控制,從而保證膜厚的均勻性。

(4)每種薄膜都可以通過微調閥精確地控制鍍膜室中殘余氣體的成分和質量分數,從而防止蒸鍍材料的氧化,把氧的質量分數降低到最小的程度,還可以充入惰性氣體等,這對于濕式鍍膜而言是無法實現的。

(5)由于鍍膜設備的不斷改進,鍍膜過程可以實現連續化,從而大大地提高產品的產量,而且在生產過程中對環境無污染。

(6)由于在真空條件下制膜,所以薄膜的純度高、密實性好、表面光亮不需要再加工,這就使得薄膜的力學性能和化學性能比電鍍膜和化學膜好


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