長辰技術(shù)干貨| 真空電鍍工藝介紹及原材料的選擇
來源:長辰實業(yè) 日期:2021-12-03
a) 加熱蒸發(fā)過程
包括固相或液相轉(zhuǎn)變?yōu)闅庀嗟倪^程,每種物質(zhì)在不同的溫度下有不同的飽和蒸氣壓。
b) 氣化原子或分子在蒸發(fā)源與基片之間的運(yùn)輸過程
此過程中氣化原子或分子與殘余氣體分子發(fā)生碰撞,其碰撞與蒸發(fā)原子或分子的平均自由程以及蒸發(fā)源到基板距離有關(guān)。
c) 蒸發(fā)原子或分子在基片表面的沉積過程
即蒸汽的凝聚成核,核生長形成連續(xù)膜,為氣相轉(zhuǎn)變?yōu)楣滔嗟倪^程。
上述過程必須在空氣稀薄的真空環(huán)境中(10-2~1pa)進(jìn)行,否則蒸發(fā)粒子將于空氣分子碰撞,使膜污染甚至形成氧化物,或者蒸發(fā)源氧化燒毀等。
a) 金屬膜的蒸鍍
在金屬薄膜層的制備上,多采用真空電鍍法。當(dāng)下比較通用的的金屬膜層分別有鋁、錫、銦、銦錫合金、鉻等。幾種金屬薄膜在應(yīng)用上的差異主要表現(xiàn)在外觀和導(dǎo)電性這兩塊上。
其中銦、錫、銦錫合金多用于電子產(chǎn)品,如手機(jī)、電腦邊框和按,此類金屬膜層不僅能賦予基材金屬外觀還具有其他幾種金屬膜不具備的膜延展性。這兩種金屬活性較低不易導(dǎo)電,對電子類產(chǎn)品信號產(chǎn)生影響較小也是其主要應(yīng)用原因之一,所以通常我們也稱之為不導(dǎo)電鍍膜。鉻金屬膜外觀黑亮,金屬質(zhì)感強(qiáng),并且具有較好的硬度因此受到一些裝飾品和玩具制造者的青睞。
同其他幾種金屬膜相比應(yīng)用最廣泛的鋁膜層,如制鏡工業(yè)的以鋁代銀,集成電路中的鋁刻蝕導(dǎo)線;聚酯薄膜表面鍍鋁制作電容器;滌綸聚酯薄膜鍍鋁制作,防止紫外線照射軟包裝袋;以及我們?nèi)粘I钪兴R姷降耐婢摺⒒瘖y品外包裝及一些裝飾品。
真空蒸鍍鋁薄膜既可選用間歇式蒸發(fā)真空鍍膜,也可選用半連續(xù)式真空鍍膜機(jī)。其蒸發(fā)源即可為電阻源、電子束源,也可以選用感應(yīng)加熱式蒸發(fā)源,可依據(jù)蒸鍍膜材的具體要求而定。
真空蒸發(fā)鍍鋁涂層的工藝參數(shù),主要包括蒸鍍室壓力、沉積速率、基片溫度、蒸發(fā)距離等。如果從膜片基體上分布的均勻性上考慮,還應(yīng)注意蒸發(fā)源對基片的相對位置及工件架的運(yùn)動狀態(tài)等因素。例如選用電子束蒸發(fā)源進(jìn)行鋁層制備時,其典型的主要工藝參數(shù)可選用:鍍膜室工作壓力2.6*10-4Pa、蒸發(fā)速率為2~2.5nm/s、基片溫度20℃,蒸距為450mm、電子束電壓為9kV,電流為0.2A。
b) 合金膜的蒸鍍
如前所述,為了保證合金膜在制備上使合金模的成分與蒸鍍前合金膜材的成分相一致,故可采用快速蒸鍍發(fā)(閃蒸鍍)和雙蒸發(fā)源或多蒸發(fā)源蒸鍍法對合金膜材進(jìn)行蒸鍍。快速蒸鍍法是把合金制成粉末或細(xì)小的顆粒,然后,放入到可以保持高溫的蒸發(fā)源中,使細(xì)小的顆粒通過加料器或滑槽所產(chǎn)生的震動將其一個一個地送入到蒸發(fā)源中。
合金膜的蒸鍍
1- 基片;2-加料片;3-蒸發(fā)源;4-滑槽;5-震動輪;6-薄膜材料
為了保證細(xì)小顆粒的完全蒸發(fā),選用較慢的蒸發(fā)速率和較均勻的送料速度是十分必要的。雙蒸發(fā)源蒸鍍或多蒸發(fā)源蒸鍍法適用于多種元素組成的合金膜,原則上可以將幾種元素分別裝入各自的蒸發(fā)源中,同時加熱并分別控制蒸發(fā)源的溫度。也就是獨(dú)立控制其蒸發(fā)速率,以便保證不改變合金膜的組分。因此,使各源之間通過隔板防止各蒸發(fā)源中的膜材相互混入是非常重要的。
1- 基片;2,6-石英膜厚計3,5-蒸發(fā)源;4-閥板
c) 化合物膜的蒸鍍
化合物薄膜的蒸鍍方式,除了前面已經(jīng)介紹的電阻加熱法外,還有反應(yīng)蒸鍍法,三溫度蒸鍍法以及分子束外延蒸鍍法等。下面就反應(yīng)蒸鍍法和三溫度蒸鍍法做一簡單的介紹。
1、反應(yīng)蒸鍍法
將活性氣體引入到真空鍍膜室通過活性氣體的原子(分子)與蒸發(fā)源中蒸發(fā)出來的原子發(fā)生化學(xué)反應(yīng),生成化合物涂層的方法,稱為反應(yīng)蒸鍍法。反應(yīng)即可在氣態(tài)空間中,也可在基片表面上進(jìn)行,也可以兩者兼有。其中以在基片上進(jìn)行反應(yīng)為主。反應(yīng)的進(jìn)行通常與反應(yīng)氣體的分壓、蒸發(fā)溫度、蒸發(fā)速度以及基片溫度等因素有關(guān),所獲得的涂層可以是金屬合金,也可以是化合物。目前,這種方法已經(jīng)廣泛應(yīng)用于制備絕緣化合物膜層上。
例如在蒸鍍Ti時,加入C2H2氣體即可制備出TiC硬直膜,即:
2Ti+C2H2→2TiC+H2
若蒸鍍時加入N2氣體,則可生成TiN硬質(zhì)膜層。即:
2Ti+N2→2TiN
另一個典型的例子,就是制備SiO2薄膜,如下圖所示,它是在通常的真空蒸鍍設(shè)備中引入O2。O2的引入方法較多,一般多采用通過泄露閥引入空氣的方法。但是需要準(zhǔn)確地確定SiO2的組成時,就應(yīng)當(dāng)采用從氧氣瓶中引入O2或者選用圖在坩堝中加入NA2O的粉末進(jìn)行加熱、分解產(chǎn)生的O2碰撞到基片上。這種方法與雙蒸源法的不同點(diǎn),在于活性氣體分子與在這種情況下反應(yīng)生成的氣體分子,都能自由在蒸鍍空間飛來飛去。從蒸發(fā)源出來的分子,就通過這些分子幾乎是直接到達(dá)基片上。
用SiO-O2/空氣系來制造SiO2鍍膜裝置
加熱器;2-基片;3-加熱器;4-空氣導(dǎo)入孔;5-氧氣瓶;6-可調(diào)泄漏閥;7-斷流閥;8- SiO2;9-NA2O
反應(yīng)蒸鍍法所用真空設(shè)備的抽氣系統(tǒng),大多使用油擴(kuò)散泵。由于所制成鍍膜的組成和晶體結(jié)構(gòu),隨著氣氛氣體的壓力、從蒸發(fā)源出來的分子在蒸鍍速度和基片溫度這三個量而改變。所以,必須采取措施使得這些量可以調(diào)節(jié)。
2、三溫度蒸鍍法
三溫度法從原理上來講,他就是雙蒸發(fā)源蒸鍍法。但是,Ⅲ~Ⅴ族化合物的性質(zhì)與合金不同,而且又以制作單晶鍍膜為目的。因此,在技術(shù)上就與雙蒸發(fā)源的蒸鍍法存在差異。在一般情況下,構(gòu)成合金的兩種金屬的蒸汽壓差別不大。例如,在1000K時,Co、Fe、Ni、的蒸汽壓約為10^-10Pa,Cr為10^-9Pa、Pd為10^-8Pa,Al、Be、Cu、Sn為10^-6PaAg為10^-4Pa。
與此相反,在Ⅲ~Ⅴ族的化合物中,Ⅴ族元素的蒸汽壓比Ⅲ族元素的蒸氣壓大得多由于Ⅲ族元素的低溫蒸氣壓值不能測量。所以,它是從高溫時的蒸氣壓值估算出來的。
用反應(yīng)蒸鍍法制作幾種化合物鍍膜的最佳條件
如下圖所示,Ca和As的蒸汽壓之差異就達(dá)到四個數(shù)量級,Ⅲ~Ⅴ族半導(dǎo)體化合物薄膜,通常使用單晶的形式。但一般說來,制作單晶薄膜時,基片也是單晶,基片溫度必須保持在攝氏數(shù)百度。于是,Ⅴ族元素的蒸汽壓就比Ⅲ族高得多,Ⅴ族元素即使單獨(dú)存在也不會凝結(jié)在基片上。不過,如果存在Ⅲ族元素,并在適當(dāng)?shù)臏囟群蛪毫ο?,Ⅴ族元素的蒸汽壓與Ⅲ~Ⅴ族化合物的固體保持平衡而共存。為了制作良好的單晶薄膜,基片溫度要嚴(yán)加限制。因而與制作合金的情況不同。在制作化合物半導(dǎo)體,特別是Ⅲ~Ⅴ族化合物的單晶鍍膜時,必須控制基片的溫度和兩個蒸發(fā)源的溫度,一共三個溫度。這就是所謂三溫度法名稱的由來。它實際上就是在Ⅴ族元素的氣氛中蒸鍍Ⅲ族元素。從這個意義上講,也相似于反應(yīng)蒸鍍法。
Ⅲ族和Ⅴ族元素的蒸汽壓
真空蒸發(fā)鍍膜中采用的被鍍材料稱為薄膜材料,簡稱膜材或鍍材。在濺射鍍膜中稱為靶材如果從所用薄膜材料的種類來看,主要分為以下幾種薄膜材料。
(1)純金屬材料
對于純金屬材料,由于它的蒸發(fā)(升華)是單一的,因此,淀積到基體上的薄膜材料與從蒸發(fā)源上發(fā)出來的膜材完全相同。只要避免它在加熱蒸發(fā)過程中雜志的混入,就可以得到組分單一的純金屬膜層。因此它的蒸發(fā)速率與單一金屬的飽和蒸氣壓力的關(guān)系,可以用下述的公式求出其飽和蒸汽壓力p為:
-K2/T
P=K1e
(式中,K1與K2取決于材料的常數(shù))
a) 鋁
鋁薄膜可用做導(dǎo)體、電容器電極、反射器以及裝飾品等應(yīng)用。
鋁在660℃時融化,在1100℃時開始迅速地蒸發(fā)。在蒸發(fā)時,鋁為一種高速流動的氣體,可滲入到難熔材料的微孔中。鋁在高溫時與陶瓷材料也能產(chǎn)生化學(xué)反應(yīng),并能與難熔金屬形成低熔點(diǎn)合金。
證明,被氣化時,不是鋁與坩堝材料起化學(xué)反應(yīng)就是坩堝材料被蒸發(fā)。融化的鋁在真空中的化學(xué)活潑性在較高壓力下更甚。因此,對蒸發(fā)鋁的蒸發(fā)源必進(jìn)行認(rèn)真地選擇。目前多采用鎢絲或鉭絲加熱式蒸發(fā)源。蒸發(fā)大量的鋁時,可采用連續(xù)式送絲或感應(yīng)加熱式蒸發(fā)源。
b) 鉻
鉻在1890℃時融化。但在10Pa條件下,1500℃時即可使其蒸發(fā),此時鉻不經(jīng)熔化就蒸發(fā)。由于鉻的附著力較強(qiáng),所以這種材料可作為附著力較差的金屬材料的“附著劑”。
此外鉻對于玻璃或陶瓷等的基本附著力比其他普通金屬蒸發(fā)材料都好(除鈦以外),鉻的附著力和鈦相似。當(dāng)在鉻膜-玻璃界面上作破壞性試驗時,由于鉻膜附著力強(qiáng),因此被破壞的往往是基片。
鉻的形狀多為片狀或顆粒狀,可用蒸發(fā)舟或籃式蒸發(fā)器進(jìn)行蒸發(fā)。由于蒸發(fā)源的加熱絲多選用鎢,另一種方法是將鉻事先電鍍在鎢螺旋絲上,這一方法可提高熱接觸,擴(kuò)大蒸發(fā)面積,但是鎢絲在電鍍之前應(yīng)進(jìn)行徹底去氣。近年來發(fā)展了利用粉末冶金的方法在濺射鍍膜中采用鉻靶制備鉻膜。
c) 銅
銅的熔點(diǎn)為1083.4℃,它在100Pa條件下的蒸發(fā)溫度為1585℃。銅由于電導(dǎo)率高,可焊性極好,故常用作導(dǎo)體。蒸發(fā)銅膜的最小實用膜電阻為0.01Ω。銅易氧化,往往在銅上再蒸發(fā)一層較貴重的金屬來保護(hù)它。
對銅進(jìn)行蒸發(fā),建議采用電阻加熱,蒸發(fā)源為鎢螺旋絲或鎢、鉭、銅舟。雖能使用電子束加熱,但由于銅的導(dǎo)熱性很好。因此,很難維持蒸發(fā)溫度的恒定。
銅對陶瓷或者玻璃的附著性較差,連續(xù)的引線在操作時會在銅和基片的界面處失效。因此,應(yīng)采用鉻和鈦作為“附著劑”,事先打底膜后再進(jìn)行鍍制。
d) 金
金的熔點(diǎn)是1063℃,在1Pa的蒸發(fā)溫度為1397℃。由于金是昂貴金屬,它主要用于保護(hù)下面的蒸發(fā)膜而作為頂層被使用,也可用在導(dǎo)體及電容器的電極上。
蒸發(fā)金多采用鎢和銅的螺旋絲或籃式電阻加熱器,金能潤濕鎢、銅和鉭。但它對鉭的腐蝕比前兩者更強(qiáng)。金也可用電子轟擊法蒸發(fā),但是和銅一樣,其蒸發(fā)溫度難以保持。
金對于玻璃和陶瓷基片的附著力很差。因此,在這兩種材料上鍍金膜時,也應(yīng)用鉻和鈦打底膜,以提高其附著力。
e) 鎳
鎳熔點(diǎn)為1453℃。它在100Pa條件下的蒸發(fā)溫度為1380℃。鎳常和鉻合金化形成鎳鉻合金,附著力較差的金屬可用鎳鉻合金來增強(qiáng)其附著力,或作薄膜電阻材料。這種合金熔點(diǎn)比較低,由于它是絲狀的,所以處理比較方便。
鎳的蒸發(fā)建議采用較粗的鎢螺旋絲電阻加熱器。在1500℃以上時,鎳會和處在任何濃度下的鎢形成部分液相,因此它會迅速腐蝕鎢絲。為避免腐蝕,鎳的質(zhì)量不應(yīng)超過鎢絲的30%。氧化鈹和氧化鋁坩堝用作蒸發(fā)源是合適的。鎳也可以采用電子轟擊法蒸發(fā)。
f) 鈀
熔點(diǎn)為1555℃,在1Pa下蒸發(fā)溫度為1520℃。鈀常用于保護(hù)層,以防止端接和導(dǎo)體的氧化。鈀的蒸發(fā)建議采用鎢螺旋電阻加熱源。鈀能與鎢合金化,使鎢絲腐蝕。也可使用氧化鈹和氧化鋁坩堝,用電子轟擊法加熱。
鈀對玻璃和陶瓷基片的附著力與金基本相似。常需用鈦或鉻做底層。
g) 鈦
鈦熔點(diǎn)為1668℃,在10Pa下的蒸發(fā)溫度為1920℃。鈦常用作附著力較差的蒸發(fā)材料的底膜材料,也用作電阻或電容器薄膜。鈦的蒸發(fā)建議采用鎢螺旋絲籃式電阻加熱源,但在蒸發(fā)的鈦中會發(fā)現(xiàn)微量鎢。如果能在兩端防止過熱,不使之燒掉,使用鉭絲也是可以的。此外,也可用石墨蒸發(fā)源或電子轟擊對鈦進(jìn)行蒸鍍。
鈦對于玻璃和陶瓷基片的附著力與鉻相同。鈦是良好的吸氣劑,能吸收大量的殘余氣體。如淀積的是純膜,應(yīng)采用擋板。
h) 鎢、鉭和鉬
鎢熔點(diǎn)為3410℃,在1Pa時的蒸發(fā)溫度為3195℃;鉭的熔點(diǎn)為2996℃,1Pa下的蒸發(fā)溫度為3015℃;鉬的熔點(diǎn)為2620℃,100Pa下的蒸發(fā)溫度為3052℃。這些材料都是難熔金屬,蒸發(fā)時必須采用電子束蒸發(fā)源。它們都會形成氧化物,氧化物比金屬本身易揮發(fā)。因此,如真空系統(tǒng)有氧化條件就會造成連續(xù)蒸發(fā)氧化物的現(xiàn)象。
鉭特別能從殘余氣體中吸收氧。鉭對玻璃或陶瓷基片附著良好,和鉻相仿。
i) 鋅
鋅的熔點(diǎn)為419.53℃,在1Pa時的蒸發(fā)溫度為340℃。蒸發(fā)鋅膜主要用于金屬化電容器紙或類似的介質(zhì)。它在較高的壓強(qiáng)(如10Pa時)也能淀積出滿意的鋅膜。因此可以不用高真空設(shè)備。對鐘罩式設(shè)備可縮短其工作周期。在真空室內(nèi)壓力為10Pa時蒸發(fā)的鋅膜,其顆粒比在較高真空下的蒸發(fā)要少。
蒸發(fā)銀常用來預(yù)先敏化介質(zhì)材料表面,平均膜厚不到0.1mm就可以了。這時的銀原子是充當(dāng)鋅原子的核中心,使鋅膜的生長,薄膜結(jié)構(gòu)和電特性都受影響。
如果銀為選擇性淀積,鋅膜只是在包含銀核的地區(qū)生長。這一現(xiàn)象可用作掩膜技術(shù)。但鋅的蒸鍍速率不能超過某一臨界值,否則在整個表面上將形成永久的鋅膜。
大多數(shù)普通的舟式坩堝蒸發(fā)源都可用來得到高的射束密度。鋅可在較低的蒸發(fā)溫度下從固態(tài)蒸發(fā),基本上不使容器受到腐蝕或蒸發(fā)。如果鋅不熔融,甚至可用不銹鋼坩堝。
j) 鎘
鎘的熔點(diǎn)為321℃,在100Pa時的蒸發(fā)溫度為385℃,鎘的蒸發(fā)工藝與應(yīng)用基本與鋅相類似。
(2)金屬合金
蒸發(fā)合金時會出現(xiàn)分餾(成分的部分分離)。因為不同金屬的蒸發(fā)速率的差異。真空電鍍合金膜的成分可用下述方法加以控制:
a)瞬時蒸發(fā) 將細(xì)小的合金顆粒送到非常熾熱的表面上,使顆粒立刻蒸發(fā)掉。因細(xì)小的合金含氣量大,氣體的迅速釋放會使真空室壓力提高。因而會造成未融化的粒子離開蒸發(fā)源撞擊在基片上。
b)多元蒸發(fā) 合金可用幾個蒸發(fā)源,每一個源裝載要形成合金的一種成分。為使真空電鍍膜均勻分布,基片常常是轉(zhuǎn)動的。
c)合金升華 在固體中,較易揮發(fā)的成分只是通過擴(kuò)散而保存在合金表面。在許多情況下,蒸發(fā)速率要比擴(kuò)散速率高得多,而蒸發(fā)最后要到達(dá)到穩(wěn)定狀態(tài)。這種工藝曾用來形成具有塊狀合金結(jié)構(gòu)的蒸發(fā)鎳鉻膜上。
(3)絕緣體和介質(zhì)
大多數(shù)絕緣體和介質(zhì)蒸發(fā)時會發(fā)生分解,或與加熱器材料發(fā)生化學(xué)變化。由于兩者都和蒸發(fā)源溫度有關(guān)。因此淀積膜的成分隨蒸發(fā)源溫度而變化。
大多數(shù)薄膜和介質(zhì)都是氧化物。在任何給定溫度上,都存在一個分解壓力。
低氧金屬氧化物也會和加熱器發(fā)生還原反應(yīng)。在蒸發(fā)溫度上和碳坩堝接觸的金屬氧化物,可能不是被碳化還原為低氧化物或自由金屬(亦會產(chǎn)生CO氣體)而是發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成碳化物。鎢、鉭和鉬也會使金屬氧化物還原,生成加熱器材料的揮發(fā)性氧化物,如WO3在2000℃以上時Al2O3會被鎢還原。當(dāng)存在一種以上的金屬氧化物時,存在的自由金屬都會和高氧化物反應(yīng)形成低氧化物。例如,高溫度時TiO為金屬鈦還原。
為了補(bǔ)償蒸發(fā)源上所發(fā)生的分解,可以利用基片上的化學(xué)反應(yīng)來解決。這樣就可以制備具有重現(xiàn)性能的蒸發(fā)介質(zhì)。蒸發(fā)金屬氧化物所得的真空電鍍膜,常包含有混合的氧化物和自由金屬。蒸發(fā)時在系統(tǒng)中保持氧化氣體的分壓力,薄膜在生長時可以氧化。甚至在低至10-4Pa壓力下,也有足夠的分子在碰撞表面,在約2.2s內(nèi)形成單層分子層。因此薄膜會重新氧化,甚至比蒸發(fā)材料更易氧化。氧化量決定于氧化氣體分子到達(dá)速率和蒸發(fā)物的比率以及薄膜和氧化氣體的親和力。
最早研究的蒸發(fā)介質(zhì)是一氧化硅(SiO),它的蒸汽壓較高,在較低溫度下(1050~1400℃)就可以得到實用的蒸發(fā)速率。由于一氧化硅升華和加熱器的接觸將大大減少。所以,淀積物很少受加熱器材料的玷污。一氧化硅形成均勻的無定形膜與多金屬和介質(zhì)具有良好的附著力。
(1)真空電鍍機(jī)
真空電鍍工藝的主要設(shè)備我們稱之為真空電鍍機(jī),它是利用在高真空狀態(tài)下電加熱蒸發(fā)源使鍍膜材料蒸發(fā)后到達(dá)基材形成薄膜的儀器。
真空電鍍機(jī)主要由真空腔體、排氣系統(tǒng)(抽真空系統(tǒng))、冷卻系統(tǒng)、真空測量系統(tǒng)幾部分組成。
a) 真空腔 是電鍍工藝進(jìn)行的場所,因為腔體在真空狀態(tài)是時要承受較大的大氣壓強(qiáng)所以腔體一般由厚重的不銹鋼制作,除要求不生銹、堅實等,真空腔各部分有連接閥,用來連接各抽氣泵。
b) 排氣系統(tǒng) 排氣系統(tǒng)主要由機(jī)械泵、羅茨泵、擴(kuò)散泵三部分組成。
機(jī)械泵:也叫前級泵,機(jī)械泵是應(yīng)用最廣泛的一種低真空泵,它是用油來保持密封效果并依靠機(jī)械的方法不斷的改變泵內(nèi)吸氣空腔的體積,使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷膨脹從而獲得真空。
羅茨泵:它是具有一對同步高速旋轉(zhuǎn)的雙葉形或多葉形轉(zhuǎn)子的機(jī)械泵,它彌補(bǔ)了機(jī)械泵在此范圍內(nèi)排氣能力不足的缺點(diǎn),此泵不能從大氣開始工作,也不能直接排出大氣,它的作用僅僅是增加進(jìn)氣口和排氣口之間的壓差,其余的則需要機(jī)械泵來完成,因此它必須配以機(jī)械泵作為前級泵油。
擴(kuò)散泵:機(jī)械泵的極限真空只有10-2帕,當(dāng)達(dá)到10-1帕的時候,實際抽速只有理論的1/10,如果要獲得高真空的話,必須采用油擴(kuò)散泵。
c) 冷卻系統(tǒng)與真空測量系統(tǒng) 它們同屬真空電鍍機(jī)的輔助系統(tǒng),冷卻系統(tǒng)主要作用是通過循環(huán)水冷來控制擴(kuò)散泵的擴(kuò)散泵油溫度,防止由于過熱而致使擴(kuò)散泵油氧化和交聯(lián)結(jié)塊。真空測量系統(tǒng)的作用是在機(jī)械泵和擴(kuò)線泵工作時它及時準(zhǔn)確的將數(shù)據(jù)呈現(xiàn)于外。
(2) 電阻加熱蒸發(fā)源
電阻加熱是一種常用的蒸發(fā)源加熱方式。它是將金屬Ta、Mo、W等做成適當(dāng)?shù)倪m當(dāng)?shù)男螤钫舭l(fā)源,裝上待蒸發(fā)材料讓電流通過加熱使鍍材直接蒸發(fā),或把待蒸發(fā)鍍材直接放入坩堝內(nèi)進(jìn)行間接加熱蒸發(fā)。電阻加熱蒸發(fā)源的特點(diǎn)是結(jié)構(gòu)簡單,價格便宜,容易操作。
對于電阻加熱蒸發(fā)源材料應(yīng)該具備熔點(diǎn)高、飽和蒸氣壓低、化學(xué)穩(wěn)定性好、具有良好的耐熱性、原材料豐富、經(jīng)濟(jì)耐用等特點(diǎn)。下表列出了各種常用蒸發(fā)源材料的熔點(diǎn)和達(dá)到規(guī)定平衡蒸汽壓時的溫度。
電阻蒸發(fā)源材料的熔點(diǎn)和對應(yīng)平衡蒸汽壓溫度
電阻蒸發(fā)源類型如下圖有絲狀蒸發(fā)源如下圖的a、b、c,其中a、b適合蒸發(fā)小量的具有良好潤濕性的材料,如鋁材。C為螺旋錐形狀,適合蒸發(fā)粗顆粒、塊狀材料或不易與蒸發(fā)源浸潤的材料,如銀、銅、鉻等。d、e的盤狀和舟狀蒸發(fā)源是用片狀材料加工而成,可蒸發(fā)顆粒狀或粉末狀材料。
真空電鍍工藝的整個工藝過程都是在高真空狀態(tài)下在設(shè)備腔體內(nèi)完成,所以通常只要設(shè)備設(shè)定參數(shù)與工藝要求相吻合時通常良品率會很高,但偶有操作不當(dāng)也會產(chǎn)生,下面介紹幾種現(xiàn)場品控的方法以供參考。
(1)目視法
目視法主要是通過觀察電鍍成品與樣件膜層外觀來品控產(chǎn)品的方法,雖然簡單卻又是最不可或缺的,不同的膜材在經(jīng)過真空電鍍后會表現(xiàn)出不同的顏色,不同的質(zhì)感,如鋁的亮白、錫的黑灰、鉻的槍黑、在工藝完成后都會呈現(xiàn)在基材表面。所以當(dāng)出現(xiàn)電鍍成品的膜層外觀與樣件膜層外觀不符時,首先要確定的是膜材是否置放正確,其次是確定工藝參數(shù)是否與該工藝相吻合,最后確定是否有操作不當(dāng)。
(2)百格法
百格法即用百格刀或美工刀在膜層表面劃出大約100個1mm見方的小格然后用膠帶粘定后測試膜層與基體附著成度的方法。測定法方如下:
a) 首先在膜層表面用百格刀劃出10*10個1mm見方的的網(wǎng)格,網(wǎng)格要穿透膜層。
b) 用指定膠帶輕輕附在百格表面,并用手指覆壓趕出二者之間氣泡,然后靜置1分鐘,左手握住測試樣品,右手食指和拇指捏住膠帶一端,以與基材表面90度角的力迅速拉起膠帶,反復(fù)三次以沒有膜層脫落為合格。
(3)電流測定法
電流測定法主要針對于不導(dǎo)電金屬和合金膜的測定,通過測定膜層表面電流來檢測鍍膜產(chǎn)品是否合格。
測定方法是:在膜層表面相距1cm的距離分別放置電流表的兩個探頭,打開電流表,觀察電流表指針的情況。然后根據(jù)工藝要求來確定膜層是否合格。此種方法不僅可以檢測所鍍膜層是否是所需膜層,還可以根據(jù)電流情況來判斷膜層厚度是否滿足工藝要求。
工廠用真空電鍍設(shè)備比較大,除機(jī)械運(yùn)動還涉及到電、油、水、氣。所以應(yīng)用時一定要謹(jǐn)慎、細(xì)心。
(1)在機(jī)床運(yùn)轉(zhuǎn)正常情況下,開動機(jī)床時,必須先開水管,工作中應(yīng)隨時注意水壓。
(2)在蒸發(fā)時,應(yīng)特別注意高壓電線接頭,不得觸動,以防觸電。
(3)在電爐加熱盤四周應(yīng)注意整理,不可有雜物及易燃油類出現(xiàn)。
(4)鍍制多層介質(zhì)膜的鍍膜間,應(yīng)安裝通風(fēng)吸塵裝置,及時排除有害粉塵。
(5)時刻注意是否有漏油、漏水、斷電等現(xiàn)象發(fā)生,此三種現(xiàn)象極易對電鍍機(jī)造成損傷也容易引發(fā)其他危險如:火災(zāi)
(6)酸洗夾具應(yīng)在通風(fēng)裝置內(nèi)進(jìn)行,并要戴橡皮手套。
(7)把零件放入酸洗或堿洗槽中時,應(yīng)輕拿輕放,不得碰撞及濺出。平時酸洗槽盆應(yīng)加蓋。
(8)工作完畢應(yīng)先斷電、后斷水。
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