Вакуумное напыление. Ионное напыление. Камеры вакуумного напыления. Установки вакуумного напыления

Для металлизации полупроводниковых пластинок алюминием или титаном осаждение распылением является наиболее подходящей технологией. Слои оксида и нитрида также распыляются. Крионасосы в этих видах применения работают достаточно эффективно благодаря свой

Ионно-плазменное напыление

Ионно-плазменное напыление – разновидность катодного способа нанесения материала на поверхность изделия. Процесс производится путем бомбардировки подложки ионами плазменного вещества газовым разрядом.

ионно-плазменное напыление

К преимуществам ионно-плазменного напыления относят:

  • Высокое качество сцепления и равномерность покрытия.
  • Не изменяется стехиометрический состав поверхности изделия.
  • Возможность покрывать деталь тугоплавкими и неплавящимися материалами.
  • Контроль свойств напыления в процессе нанесения.
  • Управление составом мишени в течение всего процесса.
  • Возможность очищать поверхность подложки и растущего покрытия.

Состояние плазмы вещества достигается с помощью катодного пятна. Его размер измеряется в микрометрах, но температура развивается такая, при которой любые материалы превращаются в высокоионизированный газ. При всех достоинствах ионно-плазменное напыление наноуглеродных покрытий имеет ряд недостатков в сравнении с другими методами:

  • Небольшая скорость рабочего процесса 3 мкм/мин.
  • Загрязнение в материале за счет плавления катода.
  • Габариты камеры лимитируют размер детали.

Для изготовления радиотехнических деталей используется ионно-плазменное напыление нитрида титана. Такое покрытие получило распространение при изготовлении кровельных материалов благодаря антикоррозионным свойствам и эстетическому виду. Основой служит нержавеющая сталь.

ионно-плазменное напыление

Покрытие осуществляется в два этапа в условиях вакуума. Сначала наносят слой титана, который служит переходным материалом между подложкой и основным слоем нитрида титана. Толщина 2-х слоев не превышает 40 мкм. Достоинства ионно-плазменного напыления нитрида титана:

  • В условиях вакуума обеспечена чистота состава покрытия, благодаря этому цвет и адгезия стабильны в течение длительного времени.
  • Использование высокой температуры при напылении гарантирует максимальное сцепление поверхностей основы и титанового покрытия.

Для осаждения атомов титана используют специальную вакуумную камеру.

Что такое ионно-плазменное напыление

Ионно-плазменное напыление – покрытие, представляющее собой многомикронную вакуумную плёнку. Этот способ обработки поверхностей основан на распылении химических веществ в вакуумном пространстве, где материалы конденсируются и испаряются, образовывая защитный слой.

что такое ионно-плазменное напылени

Вакуумное ионно-плазменное напыление обладает такими преимуществами:

  • Позволяет обрабатывать поверхности при низкой или повышенной температуре, достигающей 100˚C.
  • Равномерно наносится на детали, даже если они имеют неправильную, сложную геометрическую форму.
  • Толщина напыления может быть произвольной 0,01 – 20 мкм.
  • Обработанная поверхность не требует дополнительной обработки другими материалами.
  • Изделия, обработанные вакуумным напылением, могут использоваться в различных промышленных отраслях, даже при повышенной температуре и в неблагоприятных условиях. При этом металлы, практически не подвергаются коррозии.
  • Благодаря ионно-плазменному напылению повышается износоустойчивость детали.

Такой метод обработки широко востребован в медицинской области, в качестве защитно-декоративного покрытия. Тогда, обработка позволяет укрепить изделие и сымитировать цвета драгоценных металлов, требующихся для изготовления протезов или зубных коронок.

ионно-плазменное напыление

Кроме того, ионно-плазменное напыление нитрида титана (вакуумное) используют для нанесения диэлектрических, проводящих, полупроводниковых, тонкоплёночных гибридных микросхем (в электронике), нанесения отражающих либо просветляющих слоёв (в оптике). Также, ионно-плазменную обработку применяют для напыления наноуглеродных покрытий, тонировки автомобильных стёкол и металлизации банок из стекла/пластика.

Установка для финишного плазменного упрочнения

Установка финишного плазменного упрочнения предназначена для осаждения аморфных покрытий на основе соединений кремния с целью изменения свойств поверхностного слоя: увеличения твердости, уменьшения коэффициента трения, создания сжимающих напряжений, залечивания микродефектов, образования диэлектрического и коррозионностойкого пленочного покрытия с низким коэффициентом теплопроводности, химической инертностью и специфической топографией поверхности, минимизации зон скоплений микроорганизмов, возможности биоактивной фиксации с костной тканью. Дополнительный эффект упрочнения нанесением покрытий — повторная плазменная закалка поверхностного слоя глубиной в несколько микрон. Само плазменное упрочнение металла представляет собой продукт плазмохимических реакций, вызванных перемещением подготовленного состава через дуговой плазматрон.

Итогом плазменного упрочнения деталей становится производство и введение в эксплуатацию инструментов и рабочего оборудования с конкретными технологическими свойствами: износоустойчивостью в условиях фреттинг-коррозии, жаропрочностью, коррозионной стойкостью и т. п.

Оборудование для упрочнения металла, в зависимости от специфики предназначения, то есть размера обрабатываемых деталей, состоит из подключаемого блока с жидкостным дозатором, плазмотрона с генератором и блока питания. Также аппаратура укомплектована системой автономного охлаждения, вентиляционными каналами и вытяжкой, прибором контроля за автоматическим нанесением покрытия.

−Заказать оборудование

Возможности плазменных сварочников

Ниже показаны возможности на примере аппарата «Горыныч»:

  • Сварка и пайка любых цветных металлов, а также нержавеющих сталей (толщина свариваемого металла зависит от модели устройства).
  • Резка цветных и черных металлов.
  • Закалка всех видов сталей.
  • Создание химических соединений, получаемых под действием высокой температуры.
  • Термическая усадка всех видов пластмасс и полимеров, включая ПВД, ПП, ПНД и ПВХ.
  • Очистка поверхностей от грибка, плесени и других видов органических загрязнений.
  • Сварка двух и более металлов, сплавов или сталей между собой.
  • Пайка при помощи мягких припоев.
  • Плавление металлов в частных кузнях.
  • Первоначальная термическая обработка.
  • Резка стекла и различных органических элементов (кварц, гранит, графит и многое другое).
  • Начальное воронение компактных деталей.
  • Порошковое напыление на небольшой площади.
  • Создание и разделка стекла и изделий из стекла.
  • Тушение начальных очагов возгорание водяным паром (без создания электрической дуги между катодом и анодом).

Подробнее о возможностях аппарата Горыныч смотрите в этом материале.

Процесс нанесения

Представляет собой переноску напыляемого вещества в частицах от установки к требуемой поверхности детали/изделия. Осуществляется строго по прямолинейной траектории при уровне давления от 1,0-1 до 10-7 Па. Перед началом процедуры обязательна тщательная очистка рабочей поверхности от органики и продуктов неорганического загрязнения.

Обратите внимание! Чем выше уровень очистки, тем лучше сцепление покрытия и как следствие более качественный результат на выходе.

После, необходимо провести операции по механической полировке либо шлифовке детали. Перед нанесением ионно-плазменного покрытия уровень шероховатости поверхности должен быть не больше Ra=1,25мкм, а для резьбы показатель другой — Ra=2,5мкм. Далее, проводится промывка бензином, этиловым спиртом для удаления абразивов и паст. Описанные манипуляции следует проводить с помощью ультразвуковой ванны.

После приступают к непосредственной процедуре с использованием частиц чистого металла либо его соединений, например, ионно плазменное напыление наноуглеродных покрытий. Завершающей стадией становится постепенное охлаждение детали и ее выдерживание в вакуумной камере. Готовый продукт может выпускаться в эксплуатацию и не требует дополнительных обработок.

Технические характеристики

  • напряжение питания — 220/380 В;
  • потребляемая мощность – не более 5-12 кВт (в зависимости от комплектации);
  • номинальный ток — 120 А;
  • номинальное рабочее напряжение — не более 42 В;
  • продолжительность включения — 100%;
  • расход аргона — не более 5 л/мин;
  • расход жидких технологических препаратов — не более 0,5 г/ч;
  • расход охлаждающей воды — 180-220 л/ч (при отсутствии блока автономного охлаждения);
  • толщина наносимого покрытия — до 3 мкм;
  • занимаемая площадь, не более 5-15 м2 (в зависимости от комплектации);
  • масса – 40-400 кг (в зависимости от комплектации).

Технология процесса напыления

Исходный материал подается в столб плазмы в форме порошка или проволоки. Ионизированные газы высвобождают активные молекулы газов, некоторые из которых (например, водород) дополнительно поднимают температуру внутри плазменного столба, ускоряя процесс превращения молекул исходной заготовки в парообразное состояние. В результате ускоряется оседание движущихся частиц на подложку. Ионизация возможна не только из газа, но и из жидкости, испаряющейся в столбе дуги.

Напыляющие порошки разнообразят состав и свойства покрытий, поскольку в мелкодисперсное состояние может быть переработан широкий спектр металлов.

Установки ионно-плазменного напыления

Установка ионно-плазменного напыления может быть:

  • Периодического.
  • Непрерывного действия.

Первая подразумевает собой однократную обработку поверхностей и создаёт 1 слой напыления. Второй же способ предназначается для массового производства листов, имитирующих, например золото. Установки непрерывного действия бывают однокамерные многопозиционные и многокамерные.

  • Однокамерные многопозиционные имеют несколько постов, находящихся в общей вакуумной камере. При этом они соединены между собой роторным или конвейерным устройством.
  • Многокамерные оборудованы последовательными модулями, объединёнными шлюзовыми камерами и конвейером, предназначенным для транспортировки обрабатываемых материалов. Каждый модуль оснащён контроллерами, оценивающими состояние деталей или изделий во время термообработки.

установки ионно-плазменного напыления

Системы и узлы плазменно-ионных установок после пуска представляют собой самостоятельные устройства, выполняющие определённую программу:

  • Образование вакуумного пространства.
  • Электропитание.
  • Распыление вещества, образующего плёнку.
  • Контроль процесса напыления и плёночных свойств.
  • Транспортировку обрабатываемых деталей.

Следовательно, такая установка самостоятельно осуществляет обработку изделий, контролирует весь процесс и энергопитание, устраняет излишние газы и создаёт вакуумное пространство, благодаря чему качество напыления увеличивается вдвое, сравнительно с атмосферным плазменным напылением.

Обработка поверхности из нержавеющей стали

Несмотря на то, что напыление может производиться на поверхности из разных материалов, наиболее востребованным продолжает оставаться нержавеющая сталь, чьи физико-механические, эксплуатационные и декоративные характеристики обеспечивают ей «блестящие» во всех смыслах возможности в сфере дизайна, строительства и промышленности.

Для придания поверхностям изделий наиболее привлекательного вида их подвергают комплексной обработке, которая охватывает целый спектр операций — от шлифования в несколько заходов (переходя от крупнозернистых материалов к мелкозернистым) до зеркальной полировки или сатинирования металла. При условии качественного выполнения последнего процесса поверхность становится полублестящей, сохраняя отличные отражательные способности.

Сатинирование нержавеющей стали производится механическим способом с использованием мелкозернистых абразивов. В результате обработки сглаживаются все микронеровности, а сама поверхность приобретает эстетичный внешний вид.

Последующая обработка покрытия

Процесс распыления в потоке плазмы ограничен материалами, которые имеют более высокую температуру плавления, чем пламя. При более низких температурах и скоростях (до 40 м/с), энергетические характеристики движущихся частиц уменьшаются, что приводит к окислообразованию, пористости и наличием различных включений в готовом покрытии. Снижается прочность сцепления и адгезии между покрытием и подложкой. Такие покрытия подвергают шлифовке или полированию. В обоснованных случаях предусматривается термическая обработка – закалка, отпуск, нормализация.

Рейтинг
( 1 оценка, среднее 5 из 5 )
Загрузка ...