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真空镀膜技术全面解析:从基础原理到高级应用

国际金属加工网 2025年01月06日

在表面处理工艺里,真空镀成为环保新趋势。更安全、更节能、降低噪声、减少污染排放的特点,与一般电镀不同,真空镀更加环保,可以生产出普通电镀无法达到的光泽度很好的黑色效果。

本文将带你深入探索真空镀膜技术的奥秘,了解其原理、工艺、种类以及广泛的应用领域,一同领略这一神奇技术的风采。

真空镀基本原理

真空镀膜技术是在真空环境下,通过物理或化学的方法,将镀膜材料沉积在基体表面上形成一层薄膜的技术。其基本原理主要涉及到以下几个关键概念:

1.真空环境

真空是指低于一个大气压的气体状态。在真空环境中,气体分子的密度很低,分子之间的碰撞和相互作用大大减少,这为镀膜过程提供了一个理想的条件。真空环境可以有效地防止镀膜过程中气体分子对镀膜材料和基体表面的污染和干扰,提高镀膜的质量和纯度。

2.蒸发与沉积

蒸发是指将镀膜材料加热到其沸点以上,使其从固态转变为气态的过程。在真空环境中,气态的镀膜材料会向基体表面扩散,并在基体表面上冷凝和沉积,形成一层薄膜。沉积的速率和薄膜的质量受到多种因素的影响,如镀膜材料的性质、蒸发温度、真空度、基体表面状态等。

3.溅射

溅射是另一种常用的真空镀膜技术原理。它是通过用高能粒子(如氩离子)轰击镀膜材料靶材,使靶材表面的原子或分子被溅射出来,并沉积在基体表面上形成薄膜。与蒸发相比,溅射具有更高的沉积速率和更好的薄膜质量,尤其适用于一些高熔点、难蒸发的镀膜材料。

真空镀的分类

一、镀膜技术分类

1.真空蒸镀法

真空蒸镀是将装有基片的真空室抽成真空,然后加热被蒸发的镀料,使其原子或分子从表面气化逸出,形成蒸气流,入射到基片表面,凝结形成固体薄膜的技术。

2.溅射镀膜

是利用气体放电产生的正离子,在电场的作用下用高速运动轰击作为阴极的靶,使靶材中的原子或分子溢出来而沉淀到被镀工件的表面,形成所需要的薄膜。

3.离子镀

是将蒸发镀和溅射镀相结合的一种方法,这种方法的优点是得到的膜与基板间有极强的附着力,有较高的沉积速率,膜的密度高。

二、镀层结构分类

真空镀膜的镀层结构一般为:基材、底漆、真空膜层、面漆,因靶材理化特性直接决定膜层的特性,根据膜层的导电与否,可分为导电真空镀膜(VM)和不导电真空镀膜(NCVM)两种。

VM:一般用在化妆品类、NB类、3C类、汽配类按键、装饰框、按键RING类饰品的表面处理,其表面效果与水电镀相媲美,靶材一般为铝、铜、锡、金、银等。

NCVM:具有金属质感、透明,但不导电,一般用在通讯类、3C类对抗扰要较高的机壳、装饰框、按键件、RING类饰品的表面处理,其表面效果为水电镀不可取代,靶材一般为铟、铟锡。

真空镀的工艺流程

真空镀大致工艺流程为产品表面清洁一去静电一喷底漆一烘烤底漆一真空镀膜一喷面漆一烘烤面漆一品质检查一包装。

一般真空电镀的做法是在素材上先喷一层底漆,再作电镀。由于素材是塑料件,在注塑时会残留气泡、有机气体,而在放置时会吸入空气中的水分。另外,由于塑料表面不够平整,直接电镀的工件表面不光滑,光泽低,金属感差,并且会出现气泡,水泡等不良状况。喷上一层底漆以后,会形成一个光滑平整的表面,并且杜绝了塑料本身存在的气泡、水泡的产生,使得电镀的效果得以展现。

真空镀的应用领域

一、光学领域

1.光学镜片:

通过在光学镜片上镀上一层或多层薄膜,可以提高镜片的透光率、反射率、抗磨损性等性能,改善光学成像质量。

2.太阳能电池板:

太阳能电池板的表面镀上一层减反射膜,可以提高太阳能电池板的光吸收率和转换效率,降低成本。

3.激光器件:

在激光器件的光学元件上镀上一层特殊的薄膜,可以提高激光的输出功率、稳定性和光束质量。

二、电子领域

1.半导体器件:

在半导体器件的制造过程中,真空镀膜技术被广泛应用于制备金属电极、绝缘层、钝化层等,以提高器件的性能和可靠性。

2.集成电路:

在集成电路的制造过程中,真空镀膜技术用于制备金属布线、互连层、阻挡层等,以实现集成电路的高密度集成和高性能。

3.平板显示器:

在平板显示器的制造过程中,真空镀膜技术用于制备透明导电膜、彩色滤光片、电极等,以提高显示器的显示质量和性能。

三、装饰领域

1.珠宝首饰:

真空镀膜技术可以在珠宝首饰上镀上一层各种颜色的金属薄膜,如金、银、铜等,以提供独特的装饰效果和个性化定制。

2.钟表:

在钟表的表面镀上一层防磨损、耐腐蚀的薄膜,可以提高钟表的使用寿命和外观质量。

3.手机:

在手机的外壳和屏幕上镀上一层防指纹、防划伤的薄膜,可以提高手机的使用体验和外观美观度。

四、其他领域

1.汽车:

汽车的零部件上镀上一层耐磨、耐腐蚀的薄膜,可以提高汽车的使用寿命和安全性。

2.医疗器械:

医疗器械的表面镀上一层抗菌、耐腐蚀的薄膜,可以提高医疗器械的卫生和安全性。

3.航空航天:

航空航天设备的零部件上镀上一层耐高温、耐腐蚀的薄膜,可以提高设备的性能和可靠性。

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审校 | 刘昊宇

编排丨仲凤元

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(表面精密加工技术联盟)

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