Вакуумное напыление – это технологический процесс, при котором на поверхность изделий наносится тонкая пленка различных покрытий в условиях вакуума. Таким методом наносятся металлы, сплавы, различные химические вещества.
Содержание:
- Особенности конструкции установок вакуумного напыления
- Принцип работы оборудования
- Условия напыления внутри вакуумной установки
- Виды вакуумно-напылительных установок
Процедура выполняется с помощью специальной установки вакуумного напыления. Такая методика применяется в различных сферах промышленности.
Особенности конструкции установок вакуумного напыления
Особенности конструкции установок вакуумного напыления
Вакуумные напылительные установки включают следующие конструктивные элементы:
- Рабочая камера. В ней происходит процесс напыления пленок.
- Испарители с материалами для испарения. Нагрев и испарение материала осуществляется при помощи высокочастотного индуктора или электроннолучевым методом. Продолжительность нагрева может составлять от нескольких долей секунд до нескольких секунд. Это зависит от типа выбранного материала и его количества.
- Системы откачки и распределения газов. Включают вакуумные насосы, клапаны, датчики и другие элементы. Необходимы для создания вакуума и потока газов.
- Система питания и блокирования всех модулей оборудования.
- Система контроля. С ее помощью можно задать такие параметры: скорость выполнения напыления, температуру изделий и испарителя, толщину покрытия.
- Устройства транспортировки. Предназначены для ввода/вывода изделия в/из рабочей камеры. Обеспечивают качественную фиксацию деталей и изменение их положения при необходимости.
Также имеются и дополнительные элементы - заслонки, внутрикамерные экраны, манипуляторы и прочее.
Принцип работы оборудования
Принцип работы установок напыления в вакууме основывается на образовании потока частиц, который наносится на поверхность детали и конденсируется.
Принцип работы оборудования
Процесс напыления выполняется в такой последовательности:
- Детали, которые должны подвергаться напылению, устанавливаются на держатель. Загружаются внутрь рабочей камеры, герметично закрывается крышка и включается система откачки. Чтобы ускорить откачку воздуха в трубопровод, внутрь оборудования подается горячая проточная вода.
- Когда давление внутри рабочей камеры находится в пределах 1-100 Па, включают нагревательные элементы для нагрева обрабатываемой детали и испарителя.
- При достижении необходимого диапазона температур заслонку перекрывают. При этом работа нагревателей не останавливается. Материал испарителя начинает испаряться, пары прогреваются и направляются в сторону детали обработки. Здесь они конденсируются и наблюдается рост пленки.
- Процесс контролируется автоматически. По окончании напыления система издает сигнал. После этого отключаются все работающие системы, подается холодная проточная вода, необходимая для охлаждения колпака.
- Когда температура внутри рабочей камеры снижается, через натекатель проникает воздух. Давление внутри камеры выравнивается, можно открывать колпак камеры и вытащить детали. Сразу после этого можно проводить новый цикл обработки.
Процесс протекает в несколько стадий. Сначала материал испарения переходит из твердого или жидкого состояния в газообразное. Затем формируется направленное движение частиц, которые переносятся на поверхность напыляемого изделия. Последняя стадия – конденсация паров и образование пленок.
Условия напыления внутри вакуумной установки
Условия напыления внутри вакуумной установки
Протекание вышеперечисленных стадий зависит от ряда условий:
- Температура в испарителе должна быть достаточной для того, чтобы обеспечивать высокую испарительную интенсивность. При этом температура испарения для разных материалов отличается: алюминий – 1150 градусов, золото – 1465 градусов Цельсия и так далее.
- Средняя продолжительность напыления не должна превышать 1-2 минуты. Но чрезмерная интенсивность испарения также нежелательна, так как из-за этого формируется мелкозернистая неустойчивая пленка.
- Давление внутри системы должно составлять 1,3 Па. В этом случае наблюдается оптимальная интенсивность испарения.
Качество формирующегося слоя напыления зависит от промежутка между испарителем и напыляемой поверхностью. В зависимости от размера обрабатываемого изделия и требуемой скорости напыления этот промежуток может варьировать и составлять 2-50 см.
В качестве материала для напыления могут использоваться металлы, металлические сплавы, химические вещества, керметы. Технология напыления получила широкое распространение в промышленности и используется для создания гибридных схем, оптических изделий и прочего.
Виды вакуумно-напылительных установок
Оборудование для вакуумного напыления может быть периодического, полунепрерывного или непрерывного действия. В первом случае при каждом новом технологическом процессе необходимо заново создавать вакуум, так как герметичность камеры нарушается при загрузке/выгрузке деталей. Непрерывные установки не требуют создавать вакуум при каждом рабочем цикле. Такое оборудование применяется при непрерывном промышленном производстве.
Виды вакуумно-напылительных установок
В свою очередь установки с непрерывным действием делятся на многокамерные и однокамерные. Последние состоят из нескольких напылительных постов, которые находятся в пределах одной камеры.
Многокамерные включают несколько модулей напыления, которые расположены последовательно друг за другом. В каждом из них происходит процесс напыления, термообработка изделия, контроль проведения процесса.