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镀膜技术的应用|镀膜技术的发展趋势

发布日期:2019/8/13 17:23:22 访问次数:219

镀膜

  镀膜(coating film)技术也叫薄膜技术,是在真空条件下采用物理或化学方法,使物体表面获得所需要的膜体。镀膜技术是最初起源于20世纪30年代,直到70年代后期才得到较大发展的一种技术。

  镀膜技术包括真空离子镀膜、磁控溅射镀膜、蒸发镀膜、离子注入、离子清洁等一系列单项技术及其多项复合技术的集成,涉及真空、机械、控制、光电子、材料改性、表面工程、信息等光机电控一体化多学科领域。

镀膜技术简介

  绿色镀膜就是采用真空复合镀膜集成技术替代或者部分替代传统的电镀技术,达到降耗、减排、根除电镀三废污染、保护环境的目的,解决可持续发展与环境污染的矛盾,为建设环境友好型和资源节约型社会服务。

  1、常用真空镀膜技术

  真空蒸镀是在真空条件下,使金属、金属合金或化合物蒸发,然后沉积在基体表面上,常用电阻加热,高频感应加热,电子束、激光束、离子束高能等轰击镀料,蒸发镀膜。真空蒸镀是PVD法中使用最早的技术。

  溅射镀是在充氩(Ar)气的真空条件下,使氢气进行辉光放电,氢(Ar)原子电离成氩离子(Ar+),氢离子在电场力的作用下,加速轰击阴极靶材,靶材被溅射出来而沉积到工件表面。根据辉光放电产生的方式不同,分为直流溅射、射频溅射、磁控溅射。

  电弧等离子体镀是在真空条件下,用引弧针引弧,使真空室壁(阳极)和镀材(阴极)之间进行弧光放电,阴极表面快速移动着多个阴极弧斑,不断迅速蒸发甚至“升华”镀料,使之电离成以镀料为主要成分的电弧等离子体,并能迅速将镀料沉积于基体。因为有多弧斑,所以也称多弧蒸发离化过程。

  离子镀是在真空条件下,采用某种等离子体电离技术,使镀料原子部分电离成离子,同时产生许多高能量的中性原子,在被镀基体上加负偏压。这样在深度负偏压的作用下,离子沉积于基体表面形成薄膜。

  2、绿色镀膜技术较传统电镀技术的优势

  过去的镀膜多采用电镀法和化学镀法,存在着厚度难以控制、膜层均匀性差、附着力差等问题,三废污染特别严重,在人们环保意识逐步加强的今天,其发展已受到了多方面的制约。

  绿色镀膜技术工艺过程简单,对环境友好,无污染,耗材少,成膜均匀致密,与基体的结合力强。与传统的电镀法相比,真空镀膜技术具有很多的优点,如装饰效果好,金属质感强,成本低(约为传统电镀的1/3-1/2),易于操作等。

  特别在非金属物件的应用上,有着传统电镀无法比拟的优势。鉴于此,真空镀膜已被广泛应用于各种塑料、陶瓷、玻璃、蜡、木材等制品的表面金属化。近年来功能材料薄膜和复合薄膜也有很大发展。

  镀膜技术及薄膜产品广泛应用于航空航天、电子、光学、机械、建筑、轻工、冶金、材料等领域,可制备具有耐磨、耐腐蚀、装饰、导电、绝缘、光导、压电、磁性、润滑、超导等特性的膜层。

  随着高科技及新兴工业发展,真空镀膜技术出现了不少新的先进的亮点,如多弧离子镀与磁控溅射复合技术,大型矩形长弧靶和溅射靶,非平衡磁控溅射靶,孪生靶技术,带状泡沫多弧沉积卷绕镀层技术,条状纤维织物卷绕镀层技术等,镀膜设备向计算机全自动、大型化工业规模方向发展。

镀膜技术的应用现状

  绿色镀膜技术是真空应用技术的一个重要分支,它已广泛地应用于光学、电子学、能源开发,理化仪器、建筑机械、包装、民用制品、表面科学以及科学研究等领域中。

  真空镀膜是最有发展前景的表面涂覆应用技术,它具有一系列其他工艺不可取代的优点:不受被镀元件的材料及形状的影响。镀膜的厚度可以控制、一般为十分之几或百分之几微米;可镀功能性表面镀层,无需像化学镀银那样进行补充抛光。

  1、光学工业的应用

  光学玻璃或石英表面镀一层或几层不同物质的薄膜后,即可成为高反射或增透膜或者作任何预期比例的反射或透射材料,也可以作成对某种波长的吸收,而对另一种波长的透射的滤色片。高反射膜从大口径的天文望远镜和各种激光器、新型建筑物的大窗镀膜玻璃,都很需要。增透膜大量用于照相和各种激光器、新型建筑物的大窗镀膜玻璃等。

  根据光学性能的要求,真空镀膜就可以制备出增透膜、反光膜、分光膜、滤光膜、保护膜、装饰膜等。

  2、电子工业的应用

  绿色镀膜在电子工业中占有极为重要的地位。各种规模的集成电路。包括存贮器、运算器、逻辑元件等都要采用导电膜、绝缘膜和保护膜。作为制备电路的掩膜则用到铬膜。磁带、磁盘、半导体激光器,约瑟夫逊器件、电荷耦合器件也都用到各种薄膜。

  在显示器件方面,录像磁头、高密度录像带以及平面显示装置的透明导电膜、摄像管光导膜、显示管荧光屏的铝衬等也都是采用真空镀膜法制备。这些薄膜包括透明导电膜、导电加热膜、电极膜以及机能膜等的制备。

  3、机械工程的应用

  真空镀膜在机械工业中的应用主要包括以下种类的薄膜;

  超硬膜:在切一削工具如钻头、铣刀、插滚齿刀等表面,真空镀上复化钦等超硬膜层,可大大提高切削工具的使用寿命、效率和精度。

  功能膜:在机械零件表面真空镀耐高温、防腐蚀等功能的功能膜,可以提高机械零件的使用功能及寿命。

  装饰功能膜:金属表壳、表链等有装饰作用的表面,真空镀以氮化钛等膜层,即有逼真的仿金色,又有耐磨、防汗、防潮、防锈之功能。

  金刚石膜:金刚石是一种超硬、超强、自润滑性好、耐磨防腐蚀的物质。真空镀金刚石膜也已获得成功。金刚石膜层因其固有的特性,其用途极为广泛,除可大量应用于机械工业外,因其具有半导体特性和红外光区透明特性,所以在电子工业和红外器件中也有广泛前途。

  4、塑料工业的应用

  在塑料制品上真空镀膜,是近年来才发展起来的,并且发展速度很快,已成为真空镀膜的一个巨大应用领域。塑料制品的真空镀膜,既可镀铝、铜等金属,也可镀氮化钛、氧化钛、氟化镁等。

  5、其他应用

  真空镀膜可应用于汽车轮毂表面绿色镀膜处理。目前国内出口的高档汽车轮毂几乎都采用传统电镀铬,随着RoSH法令、WEEE指令的生效,电镀铬已经受到欧盟等国绿色贸易壁垒的限制,而绿色镀膜处理技术则能有效地解决上述问题:还可应用在可再生能源方面,如太阳能用多晶硅电池的制备,电极、多晶硅薄膜的低温制备;以及镁合金材料的防护等方面。

镀膜技术的发展趋势

  生命科学、环保科技、材料科学和纳米科技等领域的不断发展带动了真空镀膜技术向新趋势发展。

  1、新工艺和新设备的复合应用趋势

  如IBAD、PCVD与空心阴极多弧复合离子镀膜装置、离子注入与油溅射镀或蒸镀的复合装置、等离子体浸没式离子注装置等多种工艺和设备的复合应用成为新趋势。

  2、纳米薄膜的发展

  未来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。因此,纳米薄膜将成为未来集成电路发展的最佳途径。

  3、多元多层复合薄膜的发展需求

  单一的表面涂层不能满足表面工程设计中苛刻的工况条件,任何表面处理均有其不同的优缺点,因为利用不同涂层材料的性能优点,在基体表面形成多元多层复合涂层具有重大的意义。因为复合涂层技术具有抗磨损、抗高温氧化腐蚀、隔热等功能,能扩大涂层制品的使用范围,延长使用寿命,是一项在本世纪会得到迅速发展的技术。

上海卷柔新技术光电有限公司是一家专业研发生产光学仪器及其零配件 的高科技企业,公司成立2005年,专业的光电镀膜公司,公司产品主要涉及光学仪器及其零配件的研发和加工;光学透镜、反射镜、棱镜等光学镀膜产品的开发和生产,为全球客户提供优质的产品和服务。采用德国薄膜制备工艺,形成了一套具有严格工艺标准的闭环式流程技术制备体系,能够制备各种超高性能光学薄膜,包括红外薄膜、增透膜,ARcoating, 激光薄膜、特种薄膜、紫外薄膜、x射线薄膜,应用领域涉及激光切割、激光焊接、激光美容、医用激光器、红外制导、面部识别、VR/AR应用,博物馆,低反射橱窗玻璃,画框等。 




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