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薄膜人生

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日志

 
 

真空蒸发镀膜原理  

2010-05-25 14:32:19|  分类: 镀膜技术 |  标签: |举报 |字号 订阅

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A. 真空电镀原理:

一般而言,镀膜在真空镀膜机内以真空度 1~5 x 10 -4 Torr程度进行 (1 Torr = 1 公厘水银柱高的压力,大气压为 760 Torr)。其镀膜膜厚约为 0.1 ~ 0.2 微米。颜

如果镀膜在特定厚度以下时(即太薄),面油对底油将会产生侵蚀、引起化学变化(如表面雾化等)。如镀膜过厚时,会产生白化的状态。颜填料,助剂,树脂,乳液,分散Dr<!--[if !supportFoot<!--[endif]-->l<!--[if !supportFootnotes]-->[1]<!--[endif]-->v#Wn8D<!--[if !supportFootnotes]-->[1]<!--[endif]-->G.e

关于镀膜的形成,首先利用强大电流将镀膜源 (钨丝) 加热,然后把挂在钨丝上的铝片或铝线熔解。铝材从而蒸发、飞散到各方面并附着于被镀件上。熔解的铝为铝原子,以不定形或液体状态存在并附着于被镀件上,经冷却结晶后从而变为铝薄膜。

因此设定钨丝为定数时,由真空度至蒸发铝的飞散方向、钨丝的温度,钨丝到被镀件的距离等;依其镀膜条件,镀膜的性能也除着改变而发生变化。

一如前述,镀膜在10 –4 Torr左右下进行,如真空度过低时,其蒸发中的铝遇到残留的气体或者碰着钨丝被加热时产生的气体,发生冲突而冷却,形成的铝粒 (非常小的铝粒子集合体) 会附着于被镀膜件上。此时所形成的镀膜因微细铝粒中可能仍含有残留气体而令其失去光泽,也会大大降低镀膜与底油的密着性。

如真空度高,而且钨丝的温度亦高时,蒸发铝的运动能量也因此会提高,被镀膜件表面所附着的会是纯铝 (并没有残留气体),而且密度非常高,镀膜性能因此而得到提升 (包括密着性等)

B. 涂料及雾化:

依各种镀膜条件形成不同的镀膜。如前述,在现场作业最容易产生的问题是雾化现象。这种现象是有机高分子(涂膜)和金属(铝膜)的膨胀系数差异而发生。虽然可能由于涂料本质所导致,但一般而言,如果使用涂料的方法正确,雾化现象应该不会发生的。但是被镀膜件的素材日新月异(包括再生料),也可能会引起雾化。

容易引起雾化现象的原因有下述各点:

<1> 底油干燥不足(会侵蚀面油)

<2> 素材的残留应力(主要是突起部分)www.51coat.com

<3> 离型剂的影响UV,辐射,水性,粉末,溶剂#xH*S ~*k        v

<4> 可塑剂的影响

UV,辐射,水性,粉末,溶剂

<5> 镀膜过薄的场合51coat技术网6G­[

<6> 面油干燥条件不适当涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方b(nF-r2gG

<7> 氧化重合型、空气流通不充分等

<8> 湿度太高时

涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方<9> 稀释剂含水量过高

Y结论:要得到良好的镀膜结果,要正确遵守涂料的使用条件,同时亦避免使用粗糙的成形品。

C. 塑料的残留应力(变形、内部应力):涂料|油墨|

 在真空电镀用合成树脂(ABSPSPPPC 等)以各种形态成型会引起程度不同的变形,其变形会对密着有不良影响,并且会导致起龟裂。这种龟裂仅在热的可塑性之塑料才会引起,其原因可能为成型时的内部应力。虽在同一种素材亦依成型的条件,及成型的方法不同,亦同样发生,主要发生在突起部份。

这种现象可利用较弱的溶剂调整涂料使用,虽可解决部份问题,但降低素材热变形温度,保温使缓和应力,比较有把握解决龟裂的现象。

离型剂:

  
涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方塑料成型品在其射出过程中需要使用离型剂,此种离型剂导致涂料发生不沾、欠光泽、密着不良、雾化等现象。对涂装有不良的影响。51coat技术网r}P.X

    离型剂有很强的界面活性剂性质(如肥皂、硅类),因此需要除去离型剂。经乙烷洗凈后,状况会改善,但是以锭状混入离型剂,因此成型品内部整个都有包含,所以在表面的离型剂,虽能除去,但无法除去在里面的。在涂装时,溶解到表面上并混合在涂料中,令离型剂再次发生间接的不良影响。因此要电镀的成型品应避免使用离型剂。

涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方大家都知道,塑料有良好的绝缘特性,因此由塑料中所带的静电气在电镀时会发生失光(欠光泽)的现象。

UV,辐射,水性,粉末,溶剂这种失光的电镀面,并非全面性,而仅有部分会发生,这是由于静电气会从空气中吸着尘埃,这些尘埃用压缩空气,也无法吹走。

     电镀时无法发现失光的现象,但涂装表面漆时,其部分却明显出现出来。这是附着于底漆的尘埃上电镀,其部分由面漆侵蚀,才会明显表现出来。www.51coat.com

     结论为成型后经过长时期保存的工件,最会产生此现象。故这类工件是无法。又底油如经烘干,马上就电镀,也比较不会发生毛病。51coat技术网%qM-z9s-o

]F. 由面油对底油的侵蚀。!

电镀膜有很多微细的针孔,面油中的溶剂由针孔侵透至下层底油,侵蚀底油。因此虽然底油使用方法正确,如果与面油的配合不妥,当然也会引起问题。

面油的侵蚀由外现出,在斑点中心有微小突起为其特点。涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方%

由发生面油侵蚀的主要原因有:51coat技术网lS2Gp

(1)底漆干燥不够。

涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方(2)由离型剂引起。

辐射,水性,粉末,溶剂(3)电镀膜过薄时。

(4)底油与面油的配合不良。}

(5)由可塑剂的影响。

涂料|油墨|树脂|胶粘剂|配方以上陈述了一些问题点,如果是单独出现还好解决。但现实是以复数的理由构成涂膜的毛病。解决问题,还虽一定的现场经验。

 复合镀铝膜白点现象可以这样描述,复合后的产品表观上看有明显的白色斑点,这种白色斑点可随机分布,大小不均。分两种情况,一种是:下机时有,但熟化后基本消失;另一种是:下机时有,熟化后并不消失。后一种是影响表观的最大问题。这类斑点最容易出现在满白底或浅底色的印刷的效果上。其实应该说只要出现此类白点,一般是满版的(设备原因除外)。只不过白色和淡底色遮盖力差容易看出来而已。产生白点的现象的原因较多,主要有三方面的:

颜填料,助剂,树脂,乳液,分散 1.油墨粒度大或粒度分布太宽,一般白墨的粒度影响较大。粘合剂中乙酯是油墨的良溶剂,对不同粒度的油墨颗粒浸润结果不同,通过烘箱烘干后的色度变化会产生差异,看起来就产生白点了。一般此种情况下,下机时明显,熟化后白点现象会减轻,也许会消失。

­辐射,水性,粉末,溶剂  2.粘合剂表面张力高,在镀铝膜上浸润铺展效果差。这是目前镀铝膜白点现象的一个主要原因。粘合剂的涂布效果不好,印刷层覆盖以后,会使不同部位上色泽发生变化,产生前面同样的效果,有时会产生很大的斑点。

3l z$T$w Z8x;\)Q$EUV,辐射,水性,粉末,溶剂  3.设备工艺原因。这种原因一方面是工人没有意识到镀铝膜复合的特殊性,镀铝膜复合有它独特的地方;另一方面设备烘干、涂布、系统本身的问题无法保证粘合剂的充分均匀涂布或无法保证乙酯的充分挥发。

还有其它方面的原因,如满底印刷网线辊网纹过浅,降低了油墨遮盖力等。

 采取如下办法可消除白点:

颜填料,助剂,树脂,乳液,分散  1.不同批次的油墨增加粒度检测指标,严格控制,尤其满底油墨品种粒度及粒度分布在标准范围外的不采用;选择优良的稳定的供应商。UV,辐射,水性,粉末,溶剂

  2.采用镀铝膜专用粘合剂。镀铝膜复合专用粘合剂的表面张力较低,在镀铝层表面的涂布铺展效果明显优于通用型粘合剂。采用镀铝胶会非常易于控制胶液的流平,有较理想的涂布状态。单从粘合剂涂布状态上讲,采用镀铝胶可消除了白点现象产生的可能。51coat技术

  3.胶液的粘度与网线辊线数有一定的匹配关系,超出匹配区间太大会破坏胶的涂布状态,造成白点的产生和更严重的其它方面的影响,但在镀铝膜上似乎主要还是白点的产生更令人关注。UV

 4.采用镀铝膜涂胶方式。通常采用的涂布工艺是印刷膜(油墨面)涂胶,这里采用特殊涂布方法,避免了乙酯对油墨层的渗透不均的问题,同时涂布的粘合剂能够充分均匀地覆盖镀铝层表面,这样可以很好地消除白点。但这种工艺有它很大的局限性,首先,只限于VMPET的复合,而其它镀铝膜在烘箱中受热的影响在张力的作用下,会拉伸变形;其次,将牺牲一定的剥离强度。

   5.软包装企业必须坚持涂布辊的定期清洗制度,掌握正确的涂布辊清洗方法。在生产满白底或浅底色印刷膜时,要注意两点,首先,生产前将刮刀、涂布辊、展平辊等彻底清洗。

  6.应做到粘合剂的彻底干燥。因镀铝的阻隔性比较好,如在复合膜中粘合未彻底干燥,那么复合膜在进入熟化室后,残留的大量溶剂需快速地释放出来,在镀铝膜阻隔下,势必形成汽泡。甚至会出现下机时没有白点,而熟化后出现白点的现象。

 

塑胶真空镀膜工艺

虽然塑料可以在许多场合代替金属,但显而易见缺乏金属的质感,为此,需要采用一定的方法,在塑料表面镀上一层金属(铝、锌、铜、银、金、铬等),一种方法是采用类似化学镀和电镀的方法,另一种是直接在塑料表面进行真空喷镀金属即在真空状态下,将金属融化后,以分子或原子形态沉积在塑料表面形成5—10μm的金属膜。

  真空喷镀金属需要与塑料表面底漆之间的良好配合,底漆的厚度通常为10—20μm,主要作用是防止塑料中水、有机溶剂、增塑剂等排出影响金属附着。要求涂层硬度高、底漆具有可以修饰塑料缺陷,能提供一个光滑、平整的平面以利于真空镀的性能,并与塑料底材和所镀金属附着牢固。通常选用双组分常温固化的聚氨酯和环氧涂料,低温烘烤的氨基涂料以及热塑性丙烯酸酯涂料。

  金属镀膜在空气中容易氧化变暗,同时还存在细微的真空等缺陷,所以要再涂上一层5—10μm的保护面漆。对面漆的要求是:透明、优良的耐水性、耐磨性、耐候性,不操作镀金属膜,对金属镀膜附着牢固。通常可采用丙烯酸酯清漆、聚酯清漆、聚氨酯清漆等,当底漆采用的是热塑性丙烯酸酯涂料时,为防止面漆溶剂通过镀膜缺陷溶蚀底漆,可以选用弱溶剂、快干性的面漆,如丙烯酸改性醇酸清漆、聚乙烯醇缩丁醛清漆、氨酯油等。

  真空镀金属的工艺流程为:塑料表面处理(净化、活化)涂底漆干燥真空镀金属涂面漆干燥。其工艺流程作简要介绍:产品表面清洁--〉去静电--〉喷底漆--〉烘烤底漆--〉真空镀膜--〉喷面漆--〉烘烤面漆--〉包装.

在全部的工艺流程中,有如下几点决定了工艺的成败:

需要加工的零部件表面状态,这包括产品是否存在缺陷,表面状态,表面污染物等

表面缺陷的存在会导致外观件最终美观度。当然对于微小缺陷的存在,喷涂工艺可以掩盖。但是在注塑或者冲压成型过程中造成的批量瑕疵品必须在进货检验前剔出。

表面状态,这涉及是否是透明件,表面特殊粗糙度设计。设计外观状态要求的,必须在工艺制定前考虑整体工艺路线,否则完成后难以得到预想的外观效果。

表面污染物,对于批量产品,如何去除前段工序残留的污染物是关系质量与效率的关键。例如在注塑过程中产生的脱模剂的去除

夹具的设计,这包括夹具是否适应全部工艺流程,是否能保证表面均匀性,装夹效率

 

 

不锈钢真空多弧等离子度(PVD)工艺介绍

PVD是英文Physical<I></I>&nbsp;Vapor<I></I>&nbsp;Deposition(物理气相沉积)的缩写,是指在真空条件下,采用低电压、大电流的电弧放电技术,利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质与气体都发生电离,利用电场的加速作用,使被蒸发物质及其反应产物沉积在工件上; PVD技术出现于二十世纪九十年代末,制备的薄膜具有高硬度、低摩擦系数、很好的耐磨性和化学稳定性等优点。最初在高速钢刀具领域的成功应用引起了世界各国制造业的高度重视,人们在开发高性能、高可靠性涂层设备的同时,也在不锈钢中进行了更加深入的涂层应用研究。PVD工艺处理温度低,PVD工艺对环境无不利影响,符合现代绿色制造的发展方向。目前PVD涂层技术已普遍应用于不锈钢表面的涂层处理PVD技术不仅提高了不锈钢基体材料的结合强度,涂层成分也由第一代的TiN发展为TiCTiCNZrNCrNMoS2TiAlNTiAlCNTiN-AlNCNxDLCtaC等多元复合涂层在真空环境下,通过电压和磁场的共同作用,以被离化的惰性气体离子对靶材进行轰击,致使靶材以离子、原子或分子的形式被弹出并沉积在基件上形成薄膜。根据使用的电离电源的不同,导体和非导体材料均可作为靶材被溅射碳氢气体在离子源中被离化成等离子体,在电磁场的共同作用下,离子源释放出碳离子。离子束能量通过调整加在等离子体上的电压来控制。碳氢离子束被引到基片上,沉积速度与离子电流密度成正比。星弧涂层的离子束源采用高电压,因而离子能量更大,使得薄膜与基片结合力很好;离子电流更大,使得DLC膜的沉积速度更快。离子束技术的主要优点在于可沉积超薄及多层结构,工艺控制精度可达几个埃,并可将工艺过程中的颗料污染所带来的缺陷降至最小。

 

 

 

 

 

 

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