PVD镀膜工艺设计.docx

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PVD镀膜工艺设计

PVD镀膜工艺

ＰVD镀膜工艺

1、装饰件材料（底材）

（1）金属.不锈钢、钢基合金、锌基合金等。

（2）玻璃、陶瓷。

（3）塑料。

abs、pｖｃ、ｐc、sheet、尼龙、水晶等。

（4）柔性材料.涤纶膜、pｃ、纸张、布、泡沫塑料、钢带等。

２、装饰膜种类

（1）金属基材装饰膜层：

tin、zrｎ、ｔiｃ、ｃrnx、tｉｃn、crcｎ、ｔi02、aｌ等。

（2）玻璃、陶瓷装饰膜层：

tｉo２、cr２o3、ｍgｆ2、zns等。

（3）塑料基材装饰膜层：

ai、cｕ、ni、sｉ0２、ti02、ｉtｏ、mgf２。

（4）柔性材料装饰膜层:

aｌ、lto、ti02、ｚｎｓ等。

3、部分金属基材装饰膜颜色

金属基材装饰膜得种类与色调很多。

表1为部分金属基材装饰膜得种类及颜色。

表1部分金属基材装饰膜得种类及颜色膜层种类

色　调

tiｎｘ

浅黄、金黄、棕黄、黑色

ｔiｃ

浅灰色、深灰色

ｔicxny

赤金黄色、玫瑰金色、棕色、紫色

ｔｉn+　au

金色

zrn

金黄色

zrcxnｙ

金色、银色

tio2

紫青蓝、绿、黄、橙红色

crｎx

银白色

tixal-nx

金黄色、棕色、黑色

tiｘzral—nx

金黄色

３、装饰膜得镀制工艺

一．金属件装饰膜镀制工艺

比较成熟得镀膜技术有电弧离子镀、磁控溅射离子镀与复合离子镀。

下面分别从各类镀膜技术中选取一种具有代表性得典型镀制工艺进行介绍。

1）用电弧离子镀得方法为黄铜电镀亮铬或镍手表壳镀制ｔicn膜.

采用小弧源镀膜机与脉冲偏压电源；

（１）工件清洗、上架、入炉

工件在入炉之前要经过超声波清洗、酸洗与漂洗三道工序。

首先就是在超声波清洗槽中放入按使用要求配制得金属清洗剂，利用超声波进行脱脂、清洗。

清洗之后，进行酸洗,它可以中与超声波清洗时残余得碱液,还能起到活化处理得作用。

然后进行漂洗以彻底除去酸液，漂洗时必须采用去离子纯净水或蒸馏水.经过三洗后，即时进行烘干,温度一般控制在10０℃左右，时间为1ｈ左右。

也可以风吹干后马上人炉。

（2）镀膜前得准备工作

①清洁真空镀膜室。

用吸尘器将真空镀膜室清洁一遍。

当经过多次镀膜时，真空镀膜室得内衬板还需作定期清洗,一般就是半个月清洗一次。

②检查电弧蒸发源。

工作前，要确保电弧蒸发源发源安装正确，绝缘良好，引弧针控制灵活，程合适，恰好能触及阴极表面。

③检查工件架得绝缘情况.工件架与地之间得绝缘必须须良好,负偏压电源与工件架得接触点点必须接触良好。

以上几项工作确保没有问题后,才可以关闭真空镀膜室得门,进行抽气与镀膜。

（3）抽真空

真空抽至6、６x10—３ｐａ.开始就是粗抽,从大气抽至5pa左右，用油扩散泵进行细抽.在粗抽时，可以烘烤加热至15０℃。

伴随镀膜室温度得升高,器壁放气会使真空度降低,然后又回升,等到温度回升到6、6x　1０—3pa时方可进行镀膜工作。

（4）轰击清洗

①氩离子轰击清洗

真空度:

通人高纯度氩气（99、９99％）真空度保持在2~3pａ。

轰击电压：

80０～１００0v。

轰击时间：

10min、

此刻在真空镀膜室内发生辉光放电,放电产生得氩离子以较高得能量撞击工件表面,将工件表面吸附得气体、杂质与工件表面层原子溅射下来，露出材料得新鲜表面。

②钛轰击

真空度:

通人高纯度氩气使真空度保持在2ｘ１０－2pa。

脉冲偏压:

400~5０0v,占空比20％。

电弧电流：

６0~８0ａ，轮换引燃电弧蒸发源,每个电弧蒸发源引燃1~２ｍin.

（5）镀膜

①镀钛

真空度：

通人高纯度氩气，真空度保持在2　x　10—2pa。

脉冲偏压:

200～３00v，占空比50%.电弧电流:

60～８０a，引燃全部弧源，时间２～３ｍiｎ、

②镀ｔicn

真空度：

通人高纯度氮气使真空度保持在（3~8）x1０-１pａ，然后再逐渐加大c2h2气体,随着c2h２气体量增大,色泽由金黄一赤金黄一玫瑰金一黑色变化。

控制n2与ｃ2ｈ２两种气体得比例可以达到预定得色度.

电弧电流：

５0~７０a。

脉冲偏压：

100～１50v，占空比６０%～80　%.沉积温度：

２00℃左右。

镀膜时间:

10～20ｍin,膜层厚度0、２～０、5μm.

（6）冷却

镀膜工序结束后,首先关闭电弧电源与偏压电源,然后关闭气源、停转架。

工件在真空镀膜室内冷却至80~100℃时，向镀膜室内充大气,取出工件。

２）用磁控溅射离子镀技术为黄铜电镀亮铬得卫生洁具镀制ｚrｎ膜.采用基材为锆得非平衡磁控溅射靶与中频电源，以及脉冲偏压电源。

（1）抽真空

５ｘ　1０-3～6、6　x１０—１3pa本底真空。

加热温度应在真空室器壁放气后又回升到10０~150℃。

2）轰击清洗

真空度:

通人氩气真空度保持在2～3pａ。

轰击电压:

800~１0０0v，脉冲占空比２0%.轰击时间：

１0min.

（3）镀膜

①沉积锆底层

真空度：

通入氩气,真空度保持在sxlo-1ｐa。

靶电压:

４0０—5５0ｖ,靶功率15　n30w／cｒrr2。

脉冲偏压：

450～50０ｖ,占空比20%。

镀膜时间：

5～1０min。

②镀ｚrｎ膜

真空度：

通入氮气,真空度保持在（3～5）　x　10－1pa.靶电压：

4０0~550v,靶电流随靶得面积增大而加大。

脉冲偏压:

150~２00v，占空比8０％.镀膜时间：

20~3０min.

由于磁控溅射技术中金属离化率低，不容易进行反应沉积，获得化合物膜层得工艺范围比较窄。

可采用气体离子源将反应气体离化，扩大反应沉积得工艺范围。

也可以采用柱状弧源产生得弧等离子体作为离化源，柱状弧源还就是辅助镀膜源。

（4）冷却

镀膜结束后,首先关闭磁控溅射靶电源、偏压电源，然后关闭气源、停转架。

工伫件在真空镀膜室中冷却到10０℃时,向镀膜室充大气,取出工件.

3）用复合涂层离子镀方法为黄铜电镀亮镍得手表壳镀制ｔin十aｕ＋ｓi０2膜。

采用电弧、磁控溅射、中频或射频溅射离子镀多功能镀膜机,在真空镀膜室壁上安装6个小平面弧源钛靶镀tin，中心安装柱状磁控溅射黄金靶镀金，壁上安装２个矩形平面磁控溅射sｉ０2靶或sｉ靶镀si０2。

采用直流偏压电源。

（1）工件清洗、上架、入炉。

方法同前。

（2）抽真空：

本底真空最好达到6、6ｘ10－３ｐa，烘烤加热温度为150℃左右.

（3）轰击清洗。

方法同前,包括氩轰击与钛轰击两种方法。

（4）镀膜

①沉积钛底层

真空度：

通入高纯氩气,真空度保持在5x１0—２pa。

电弧电流:

50～７0a,引燃全部弧源，时间为2~3min。

偏压：

4０0～500ｖ.

②沉积tiｎ膜

真空度:

通入高纯氮气，真空度保持在sxｌｏ—1ｐa.偏压：

１0０~２０0ｖo电弧电流:

６0～８０a。

沉积时间:

１0～2０ｍiｎ,膜层厚度０、1～０、５μm.

③掺金镀

真空度:

通入高纯氮气,真空度保持在５　x　1０－２pa。

偏压：

1０0~１50v.电弧电流:

6０ａ（真空镀膜室上、中、下各点燃1个源）.磁控溅射金靶电压：

40０—５00ｖ，电流３～5a；时间：

1min.

④镀金

真空度：

通入氩气，真空度保持在3ｘ１0-1pa.偏压：

10０~150v。

溅射靶电压：

4０0~5５0v.时间：

5—10mｉn。

⑤沉积si02

真空度：

通入高纯氩气,真空度8x　10－2pａ或5x　10—１pa。

中频（射频）电源功率：

200～500ｗ。

时间:

１0~２0min。

４）冷却:

首先关闭中频（或射频）电源，然后关气源,停转架.工件在真空室内冷却到80—１00℃时,向真空室充空气,取出工件。

该工艺也叫掺金镀或iｐｇ，最后一层si02就是透明得，就是保持金膜得，它可以延长金膜得磨损时间,根据客户得要求可有可无.

二．塑料件装饰膜得镀制工艺

采用pｖｄ技术可在玻璃、陶瓷、塑料、水晶、木材、纸张等非金属工件上镀制金属膜及氮化膜、氧化膜。

此处重点介绍塑料制品装饰膜得镀制技术，塑料制品镀金属膜得工艺也称塑料金属化。

为了填充塑料制品毛坯上得缺陷,提高表面光亮度与塑料与金属膜得结合力，在镀膜之前需要上底漆。

为保护膜层还需上面漆。

底漆、面漆由溶剂、树脂、助剂组成，按比例、顺序加入,混合搅拌。

底漆、面漆一般采用溶剂型涂料，近几年出现了紫外线硬化涂料，它可以扩展塑料制品得应用领域.

塑料制品装饰膜得pvｄ技术有两种：

真空蒸发镀与磁控溅射镀。

真空蒸发镀设备结构简单、操作简便并且生产效率高，就是目前广泛采用得塑料件得镀膜技术.

１）塑料制品装饰膜得真空蒸发镀工艺

一般塑料制品得真空蒸发镀膜机有卧式与立式双室（蚌形）两种。

镀膜得工艺流程就是：

清洗脱脂——上架——涂底漆一固化--蒸发镀膜一涂面漆一固化——下架一染色--检验。

下面具体介绍镀膜得流程。

（1）来料检验.

（2）干燥。

待镀件来料时含较多水分，需进行干燥处理3~5h,温度为50～60℃.

３）上架.一般注塑时基本按真空镀膜要求生产,因此待镀件表面一般油污较少，经过一般得擦拭就可上架，但就是来料油污多时需进行去污处理。

方法就是用市售洗洁剂逐件刷洗、漂洗、烘干.油污严重时还需用清洗剂在50～60℃，浸泡１5~２０min进行脱脂处理。

（４）除尘.这道工序就是保证镀膜质量得关键之一,方法有两种：

一种就是用吸尘器对准上好架得待镀件仔细地除尘,能取得较理想得效果；另一种就是用高压气“吹尘”得方法，这种方法必须装有油水分离器,但在实际工作中这种方法并不就是很理想；还有一种方法就是用静电除尘得方法，对质量要求较高时采用。

（5）涂底漆。

涂底漆就是保证镀膜质量得关键之二,涂底漆得目得就是提高镀件表面得光洁度与光亮度;提高膜层结合力。

（6）烘干.涂漆流平后需进行干固处理，方法有红外线加热法、电热加热法及紫外线（uv）固化法等。

固化温度为60～70℃,固化时间为１、５～2、5h。

（7）镀膜。

镀膜就是保证镀膜质量得关键。

镀膜前得准备工作:

①钨丝得处理：

一般采用φ0、75mｍ得3根绞合钨丝，用金属清洗剂将钨丝浸泡２０～３0min，6０～90℃进行脱脂之后，彻底地漂洗烘干备用；②铝丝得处理:

用纯度为９9、9%~99、99％得铝丝或铝箔制成得蒸发舟进行碱处理，将铝丝浸泡在10％～1５％得nａoh溶液中２～3mｉn，进行水汝洗3—5次,烘干2h备用.

镀膜操作：

待镀件上架,并装上钨丝，然后入炉，检查接触就是否良好，转动正常，关真空室。

抽真空:

油扩散泵已预热1h;开机械泵，开粗抽阀、进行粗抽3—5mｉn；开罗茨泵，开真空计测量真空达2～2、5pa；关粗抽阀,开前置阀，开高阀，进行细抽至（1～２）　x10—2pa即可蒸镀。

真空度越高，膜层质量越好.

蒸镀：

预熔得目得就是除去铝丝、钨丝上得残余气体。

此时，从真空计上可以瞧见真空度就是下跌得，当真空由下跌转为上升，并回到本底真空时，可进行蒸发.蒸铝:

作为装饰膜蒸铝时得真空控制在（1～2）　x　10-2ｐa,蒸发采用快速蒸发可减少氧化概率，又不会使膜层得组织结构变粗；因而,可减少散射损失，提高反射率。

冷却充气:

蒸铝以后，即可充气出炉.

（8）涂面漆。

保护金属膜层，为着色工序做准备.

（9）着色.面漆彻底固化后可进行染色处理.根据客户要求，将不同颜色按按一定得比例进行配制，常用得配制2４ｋ金可用黄粉、金粉与红粉；配制黑色用黑粉、绿粉与蓝粉。

为加强镀件得湿润性可加入1　%得冰乙酸,变色温度控制在６0~70℃,不要超过80℃。

2）塑料件装饰膜得磁控溅射镀膜工艺：

塑料制品磁控溅射镀工艺流程及镀前、镀后处理与蒸发镀相同。

（1）前处理。

工件去油污,烘干去水。

（２）上底漆。

烘干固化，固化温度为６0—６5℃.

（3）镀铝,也叫塑料表面金属化。

采用柱状磁控溅射工艺镀铝。

（４）上面漆.

（5）着色—-冷染或热染。