一種由物理方法�(chǎn)生薄膜材料的技�(shù)。在真空室內(nèi)材料的原子從加熱源離析出來打到被鍍物體的表面�。此�(xiàng)技�(shù)用于生產(chǎn)光學(xué)鏡片,如航海望遠(yuǎn)�鏡片�。后延伸到其他功能薄�,唱片鍍�、裝飾鍍膜和材料表面改性等。如手表外殼鍍仿金色,機(jī)械刀具鍍�,改變加工紅硬性�
在真空中制備膜層,包括鍍制晶�(tài)的金屬、半�(dǎo)�、絕緣體等單�(zhì)或化合物�。雖然化�(xué)汽相沉積也采用減壓、低壓或等離子體等真空手�,但一般真空鍍膜是指用物理的方法沉積薄�。真空鍍膜有三種形式,即蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜和離子鍍�
真空鍍膜技�(shù)初現(xiàn)�20世紀(jì)30年代,四五十年代開始出現(xiàn)工業(yè)�(yīng)�,工�(yè)化大�(guī)模生�(chǎn)開始�20世紀(jì)80年代,在電子、宇�、包裝、裝�、燙金印刷等工業(yè)中取得廣泛的�(yīng)用。真空鍍膜是指在真空�(huán)境下,將某種金屬或金屬化合物以氣相的形式沉積到材料表面(通常是非金屬材料),屬于物理氣相沉積工藝。因?yàn)殄儗映榻饘俦∧ぃ室卜Q真空金屬�。廣義的真空鍍膜還包括在金屬或非金屬材料表面真空蒸鍍聚合物等非金屬功能性薄�。在所有被鍍材料中,以塑料最為常�,其次,為紙張鍍�。相�(duì)于金�、陶�、木材等材料,塑料具有來源充�、性能易于�(diào)�、加工方便等�(yōu)�(shì),因此種類繁多的塑料或其他高分子材料作為工程裝飾性結(jié)�(gòu)材料,大量應(yīng)用于汽車、家電、日用包�、工藝裝飾等工業(yè)�(lǐng)域。但塑料材料大多存在表面硬度不高、外觀不夠華麗、耐磨性低等缺�,如在塑料表面蒸鍍一層極薄的金屬薄膜,即可賦予塑料程亮的金屬外觀,合適的金屬源還可大大增加材料表面耐磨性能,大大拓寬了塑料的裝飾性和�(yīng)用范��
真空鍍膜的功能是多方面的,這也決定了其�(yīng)用場(chǎng)合非常豐�。總體來�,真空鍍膜的主要功能包括賦予被鍍件表面高度金屬光澤和鏡面效果,在薄膜材料上使膜層具有出色的阻隔性能,提供優(yōu)異的電磁屏蔽和導(dǎo)電效��
通過加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)使其沉積在固體表面,稱為蒸發(fā)鍍膜。這種方法最早由M.法拉第于1857年提�,現(xiàn)代已成為常用鍍膜技�(shù)之一。蒸�(fā)鍍膜�(shè)備結(jié)�(gòu)如圖1�
蒸發(fā)物質(zhì)如金�、化合物等置于坩堝內(nèi)或掛在熱絲上作為蒸發(fā)源,待鍍工件,如金屬、陶�、塑料等基片置于坩堝前方。待系統(tǒng)抽至高真空后,加熱坩堝使其中的物�(zhì)蒸發(fā)。蒸�(fā)物質(zhì)的原子或分子以冷凝方式沉積在基片表面。薄膜厚度可由數(shù)百埃至數(shù)微米。膜厚決定于蒸發(fā)源的蒸發(fā)速率和時(shí)間(或決定于裝料量),并與源和基片的距離有關(guān)。對(duì)于大面積鍍膜,常采用旋轉(zhuǎn)基片或多蒸發(fā)源的方式以保證膜層厚度的均勻�。從蒸發(fā)源到基片的距離應(yīng)小于蒸氣分子在殘余氣體中的平均自由程,以免蒸氣分子與殘氣分子碰撞引起化學(xué)作用。蒸氣分子平均動(dòng)能約�0.1�0.2電子��
蒸發(fā)源有三種類型。①電阻加熱源:用難熔金屬如�、鉭制成舟箔或絲狀,通以電流,加熱在它上方的或置于坩堝中的蒸發(fā)物質(zhì)(圖1[蒸發(fā)鍍膜�(shè)備示意圖]
)電阻加熱源主要用于蒸發(fā)Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材�;②高頻感應(yīng)加熱源:用高頻感�(yīng)電流加熱坩堝和蒸�(fā)物質(zhì);③電子束加熱源:適用于蒸發(fā)溫度較高(不低于2000[618-1])的材料,即用電子束轟擊材料使其蒸發(fā)�
蒸發(fā)鍍膜與其他真空鍍膜方法相�,具有較高的沉積速率,可鍍制單質(zhì)和不易熱分解的化合物��
為沉積高純單晶膜�,可采用分子束外延方�。生長摻雜的GaAlAs單晶層的分子束外延裝置如�2[ 分子束外延裝置示意圖
]。噴射爐中裝有分子束�,在超高真空下當(dāng)它被加熱到一定溫度時(shí),爐中元素以束狀分子流射向基�?;患訜岬揭欢囟?,沉積在基片上的分子可以徙動(dòng),按基片晶格次序生長�(jié)晶用分子束外延法可獲得所需化學(xué)�(jì)量比的高純化合物單晶�,薄膜最慢生長速度可控制在1單層/�。通過控制擋板,可精確地做出所需成分和結(jié)�(gòu)的單晶薄膜。分子束外延法廣泛用于制造各種光集成器件和各種超晶格�(jié)�(gòu)薄膜�
用高能粒子轟擊固體表面時(shí)能使固體表面的粒子獲得能量并逸出表面,沉積在基片�。濺射現(xiàn)象于1870年開始用于鍍膜技�(shù)�1930年以后由于提高了沉積速率而逐漸用于工業(yè)生產(chǎn)。常用的二極濺射�(shè)備如�3[ �
極濺射示意圖]。通常將欲沉積的材料制成板材──�,固定在陰極上?;糜谡龑?duì)靶面的陽極上,距靶幾厘�。系�(tǒng)抽至高真空后充入 10�1帕的氣體(通常為氬氣),在陰極和陽極間加幾千伏電壓,兩極間即產(chǎn)生輝光放�。放電產(chǎn)生的正離子在電場(chǎng)作用下飛向陰�,與靶表面原子碰撞,受碰撞從靶面逸出的靶原子稱為濺射原子,其能量在1至幾十電子伏范圍。濺射原子在基片表面沉積成膜。與蒸發(fā)鍍膜不同,濺射鍍膜不受膜材熔�(diǎn)的限�,可濺射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等難熔物�(zhì)。濺射化合物膜可用反�(yīng)濺射法,即將反應(yīng)氣體 (O、N、HS、CH�)加入Ar氣中,反應(yīng)氣體及其離子與靶原子�?yàn)R射原子發(fā)生反�(yīng)生成化合物(如氧化物、氮化物等)而沉積在基片�。沉積絕緣膜可采用高頻濺射法?;b在接地的電極�,絕緣靶裝在�(duì)面的電極�。高頻電源一端接地,一端通過匹配�(wǎng)�(luò)和隔直流電容接到裝有絕緣靶的電極�。接通高頻電源后,高頻電壓不斷改變極�。等離子體中的電子和正離子在電壓的正半周和負(fù)半周分別打到絕緣靶上。由于電子遷移率高于正離子,絕緣靶表面帶�(fù)�,在�(dá)到動(dòng)�(tài)平衡�(shí),靶處于�(fù)的偏置電�,從而使正離子對(duì)靶的濺射持續(xù)�(jìn)�。采用磁控濺射可使沉積速率比非磁控濺射提高近一�(gè)�(shù)量級(jí)�
蒸發(fā)物質(zhì)的分子被電子碰撞電離后以離子沉積在固體表�,稱為離子鍍。這種技�(shù)是D.麥托克斯�1963年提出的。離子鍍是真空蒸�(fā)與陰極濺射技�(shù)的結(jié)合。一種離子鍍系統(tǒng)如圖4[離子鍍系�(tǒng)示意圖],將基片臺(tái)作為陰極,外殼作陽極,充入惰性氣體(如氬)以�(chǎn)生輝光放�。從蒸發(fā)源蒸�(fā)的分子通過等離子區(qū)�(shí)�(fā)生電雀正離子被基片臺(tái)�(fù)電壓加速打到基片表�。未電離的中性原子(約占蒸發(fā)料的95%)也沉積在基片或真空室壁表面。電�(chǎng)�(duì)離化的蒸氣分子的加速作用(離子能量約幾百~幾千電子伏)和氬離子�(duì)基片的濺射清洗作用,使膜層附著強(qiáng)度大大提�。離子鍍工藝綜合了蒸�(fā)(高沉積速率)與濺射(良好的膜層附著力)工藝的特�(diǎn),并有很好的繞射性,可為形狀�(fù)雜的工件鍍膜�
金原粲著,楊希光譯:《薄膜的基本技�(shù)�,科�(xué)出版社,北京�1982。(金原粲著:《薄膜の基本技�,京大學(xué)出版�(huì),京�1976。)
金原粲著,楊希光譯:《薄膜的基本技�(shù)》,科學(xué)出版�,北��1982。(金原粲著:《薄膜の基本技�,京大學(xué)出版�(huì),京�1976。)
(純度:99.9%-99.9999%�
高純氧化�
一氧化�、SiO,二氧化鉿、HfO₂,二硼化�,氯氧化鉿,二氧化鋯、ZrO2,二氧化�、TiO2,一氧化�、TiO,二氧化�、SiO2,三氧化二鈦、Ti2O3,五氧化三鈦、Ti3O5,五氧化二鉭、Ta2O5,五氧化二鈮、Nb2O5,三氧化二鋁、Al2O3,三氧化二鈧、Sc2O3,三氧化二銦、In2O3,二鈦酸�、Pr(TiO3)2,二氧化�、CeO2,氧化鎂、MgO,三氧化�、WO3,氧化釤、Sm2O3,氧化釹、Nd2O3,氧化鉍、Bi2O3,氧化鐠、Pr6O11,氧化銻、Sb2O3,氧化釩、V2O5,氧化鎳、NiO,氧化鋅、ZnO,氧化鐵、Fe2O3,氧化鉻、Cr2O3,氧化銅、CuO��
氟化�、MgF2,氟化鐿、YbF3,氟化釔、LaF3,氟化鏑、DyF3,氟化釹、NdF3,氟化鉺、ErF3,氟化鉀、KF,氟化鍶、SrF3,氟化釤、SmF3,氟化鈉、NaF,氟化鋇、BaF2,氟化鈰、CeF3,氟化鉛��
高純金屬�
高純�,高純鋁絲,高純鋁�,高純鋁�,高純鋁�,高純銅,高純銅�,高純銅片,高純銅粒,高純鉻,高純鉻�,高純鉻�,高純鉻�,鉻�,高純鈷,高純鈷�,高純金,高純金�,高純金�,高純金粒,高純銀,高純銀�,高純銀粒,高純銀�,高純鉑,高純鉑�,高純鉿,高純鉿�,高純鉿�,高純鉿�,高純鎢,高純鎢�,高純鉬,高純鉬�,高純鉬�,高純硅,高純單晶硅,高純多晶硅,高純鍺,高純鍺�,高純錳,高純錳�,高純鈷,高純鈷�,高純鈮,高純錫,高純錫�,高純錫�,高純鎢,高純鎢�,高純鋅,高純鋅�,高純釩,高純釩�,高純鐵,高純鐵�,高純鐵�,高純鈦,高純鈦�,高純鈦�,海面鈦,高純鋯,高純鋯絲,海綿鋯,碘化�,高純鋯粒,高純鋯�,高純碲,高純碲粒,高純�,高純鎳,高純鎳絲,高純鎳片,高純鎳�,高純鉭,高純鉭�,高純鉭絲,高純鉭粒,高純鎳鉻絲,高純鎳鉻粒,高純鑭,高純�,高純�,高純�,高純�,高純�,高純�,高純�,高純�,高純�,高純�,高純鈀,高純銥等.
混合�
氧化鋯氧化鈦混合�,氧化鋯氧化鉭混合料,氧化鈦氧化鉭混合料,氧化鋯氧化釔混合料,氧化鈦氧化鈮混合料,氧化鋯氧化鋁混合料,氧化鎂氧化鋁混合料,氧化銦氧化錫混合料,氧化錫氧化銦混合料,氟化鈰氟化鈣混合料等混合料
其他化合�
鈦酸�,BaTiO3,鈦酸鐠,PrTiO3,鈦酸鍶,SrTiO3,鈦酸鑭,LaTiO3,硫化鋅,ZnS,冰晶石,Na3AlF6,硒化鋅,ZnSe,硫化鎘,硫化鉬,硫化銅,二硅化��
輔料
鉬片,鉬�、鉭�、鎢�、鎢�、鎢絞絲�
(純度:99.9%-99.999%�
金屬靶材
碳靶(C靶)、鎳靶(Ni靶)、鈦靶(Ti靶)、鋅靶(Zn靶)、鉻靶(Cr靶)、鎂靶(Mg靶)、鈮靶(Nb靶)、錫靶(Sn靶)、鋁靶(Al靶)、銦靶(In靶)、鐵靶(Fe靶)、鋯鋁靶(ZrAl靶)、鈦鋁靶(TiAl靶)、鋯靶(Zr靶)、硅靶(Si靶)、銅靶(Cu靶)、鉭靶(Ta靶)、鍺靶(Ge靶)、銀靶(Ag靶)、鈷靶(Co靶)、金靶(Au靶)、釓靶(Gd靶)、鑭靶(La靶)、釔靶(Y靶)、鈰靶(Ce靶)、鉿靶(Hf靶)、鉬靶(Mo靶)、鐵鎳靶(FeNi靶)、V靶、W�、不銹鋼�、鎳鐵靶、鐵鈷靶、鎳鉻靶、銅銦鎵靶、鋁硅靶NiCr靶等金屬靶材�
陶瓷靶材
2.陶瓷靶材
ITO�、AZO�,氧化鎂�、氧化鐵�、氧化鉻靶、氧化鋅�、硫化鋅靶、硫化鎘�,硫化鉬�,二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化鈰靶、二氧化鋯靶、五氧化二鈮靶、二氧化鈦靶、二氧化鋯靶,二氧化鉿靶,二硼化鈦靶,二硼化鋯靶,三氧化鎢靶,三氧化二鋁�,五氧化二鉭�,五氧化二鈮�、氟化鎂�、氟化釔�、氟化鎂靶,硒化鋅靶、氮化鋁�,氮化硅�,氮化硼�,氮化鈦�,碳化硅�,鈮酸鋰�、鈦酸鐠靶、鈦酸鋇�、鈦酸鑭�、氧化鎳靶等陶瓷濺射靶材�
TiN
中文名:氮化鈦;
顏色:金��
硬度�2300HV�
摩擦系數(shù)�0.23VSNi�
工作溫度�580℃;
�(yōu)�(diǎn):增加表面硬�、減少摩擦力;可低溫涂層,適合低溫零�;避免刀口之積屑�(xiàn)象;廣泛�(yīng)用於鋼料成型加工�
TiCN
中文名:氮碳化鈦�
顏色:銀灰色�
硬度�3300HV�
摩擦系數(shù)�0.21VSNi�
工作溫度�450��
�(yōu)�(diǎn):高表面硬度表面光滑;避免刀口之積屑�(xiàn)�;適合重切削;適合沖壓加工不銹鋼�
ALTiN
中文名:鋁氮化鈦�
顏色:紫黑色�
硬度�3500HV�
摩擦系數(shù)�0.35VSNi�
工作溫度�800��
�(yōu)�(diǎn):高熱穩(wěn)定性;適合高�、干式切�;最適合硬質(zhì)合金刀�、車刀片;適合不銹鋼鉆、銑、沖加工�
DLC
中文名:類金剛石�
顏色:黑��
硬度�2000HV�
摩擦系數(shù)�0.15VSNi�
工作溫度�800��
�(yōu)�(diǎn):無氫碳膜,有很�(qiáng)的抗粘結(jié)性和低摩擦�,適合光盤模具和其他精密模具。[2-3]
Crotac
中文名:鈦鉻_納米晶體�
顏色:銀灰色�
硬度�2100HV�
摩擦系數(shù)�0.18VSNi�
工作溫度�700℃;
�(yōu)�(diǎn):可低溫涂層,韌性好,適合低溫零件;適合沖壓厚度>1.5mm的鋼��
ALuka
中文名:鉻鋁_納米晶體�
顏色:灰黑色�
硬度�3300HV�
摩擦系數(shù)�0.18VSNi�
工作溫度�1100��
�(yōu)�(diǎn):高熱穩(wěn)定�;磨擦力�,不沾黏;適合冷熱段�、鑄造高熱穩(wěn)定�;適合長久在高溫�(huán)境下使用的汽車零��
CrSiN�
中文名:鉻硅_納米晶體�
顏色:灰黑色�
硬度�3000HV�
摩擦系數(shù)�0.16VSNi�
抗氧化溫度:1000��
�(yōu)�(diǎn):膜具高速加�,高光面加工;適合加工銅合金、鎂鋁合��
ZrSiN�
中文名:鋯硅_納米晶體�
顏色:紫黑色�
硬度�3400HV�
摩擦系數(shù)�0.22VSNi�
抗氧化溫度:850℃;
�(yōu)�(diǎn):最適合HSS刀�、絲�;適合加工鈦合金�
TiSiN�
中文名:鈦硅_納米晶體�
顏色:黃橙色�
硬度�4300HV�
摩擦系數(shù)�0.25VSNi�
抗氧化溫度:1000℃;
�(yōu)�(diǎn):表面硬�;適合重切削與加工不銹鋼;可加工高硬度模具鋼62HRC�
ALtimax
中文名:白金鋁鈦_納米晶體�
顏色:銀白色�
硬度�4300HV�
摩擦系數(shù)�0.21VSNi�
抗氧化溫度:1200℃;
�(yōu)�(diǎn):高熱穩(wěn)定�;通用於高速鋼與硬�(zhì)合金刀具高速、干�、連續(xù)性切削;可加工高硬度模具�50HRC�
MedicaWC/C涂層
顏色:黑色;
硬度硬度>17000 HV�
摩擦系數(shù)�0.10VSNi�
工作溫度�450��
�(yōu)�(diǎn):磨擦力,干式金屬潤滑膜;適合醫(yī)�、藥品行�(yè)無油�(huán)境�
CrN-WC/C涂層
顏色:黑��
硬度>2000 HV�
摩擦系數(shù)�0.10VSNi�
工作溫度�650℃;
�(yōu)�(diǎn):解決射出成型脫�、腐蝕問題;適合汽車、機(jī)械零件降低磨擦損�;適合無油軸�,干式金屬潤滑膜�