Вакуумные напылительные установки, конструкция, принцип работы, сфера применения

Вакуумные напылительные установки предназначаются для осаждения тонких плёнок, происходящем в вакууме. Полученное покрытие образуется путём естественного осаждения наносимого материала из газовой сферы.

Содержание:

1. Устройство оборудования
2. Методика вакуумного напыления
3. Принципы действия
4. Сфера применения

Устройство оборудования

Многообразие различных способов вакуумного напыления становится причиной того, что устройство установок может несколько отличаться, в зависимости от конкретной методики. В целом, в большинстве случаев, конструкцию аппарата можно описать следующим образом:

• Вакуумная камера (рабочий объём), выполняющая роль хранилища, в котором осуществляется процесс напыления заготовки;
• Вакуумного насоса, предназначенного для нагнетания необходимого значения вакуума, величина которого регулируется за счёт вакуумметра и датчика давления, передающего информацию на блок автоматизированного управления;
• Датчик, вакуумметр и прочее оборудование относится к контролирующей группе, предназначающейся для считывания текущих показаний работы оборудования и передачи сведений на блок управления;
• Управляющие элементы, цель которых заключается в обеспечении заданных параметров. К этой группе относятся нагреватели всех видов, охладители, осветительные приборы;
• Объекты транспортирующей группы используются для расположения заготовки, её загрузки, перемещения в ходе процесса напыления.

Устройство оборудования

В технологии напылении используется высокотехнологические элементы, функционирующие по одному из трёх видов:

• По периодическому принципу, осуществляющие одну укладку плёнки при определённом количестве загруженных заготовок;
• По полунепрерывному принципу;
• По полностью непрерывному принципу, которые применяются в серийном производстве.

Оборудование позволяет осуществлять процесс без технологических остановок, что обеспечивает максимальную результативность выработки. Встречаются в нескольких исполнениях: многокамерная, многопозиционная или однокамерная. Конструкция первых построена на модулях напыления, установленных в последовательном цикле. Причем каждый из них имеет отдельный производственный цикл с собственными принципами регулирования и контролирования. Соединены они камерой со шлюзом и транспортировочным конвейером. Аппарат, работающий как многопозиционный однокамерный собран из нескольких напыляющих постов, которые устанавливаются в одном рабочем объёме. Они соединены транспортировочным устройством, работающим по принципу конвейера или ротора.

Методика вакуумного напыления

Существует несколько технологий наложения защитных плёнок, отличающихся принципом действия, результатом и требующимся для этого оборудованием:

Термическое напыление, включающее 2 технологии: испарение электронным лучом и испарение лазерным лучом.

1. Испарение вакуумной дугой;
2. Эпитаксия молекулярным лучом;
3. Бомбардировка потоком ионов;
4. Магнетронное распыление;
5. Фокусировка пучка ионов;



Методика вакуумного напыления

Принципы действия

Разные модификации оборудования могут отличаться конфигурацией, техническими характеристиками и методикой нанесения покрытий. Тем не менее принцип работы вакуумных напылительных установок можно охарактеризовать следующим образом:

1. Подготовка среды, создание газа (пара), который будет составлять напыление;
2. Транспортировка созданного парообразного вещества к обрабатываемой заготовке;
3. Остаточная конденсация газа на поверхности заготовки и формировка готового вида изделия.



Принципы действия

Пример работы вакуумной установки напыления на устройстве, работающем по принципу испарения вакуумной дугой:
1. Шлифование опирающейся поверхности пластины с целью увеличения контактной площади;
2. Отбраковка поданных на обработку заготовок на выявление поверхностного дефекта. Преимущественно здесь выявляется наличие трещин, раковин, пор и прочего;
3. Подготовительное очищение перед нанесением и одновременный процесс обезжиривания с помощью ультразвука. После этого выполняется ультразвуковое промывание в кипятке, в дистилляте и последующее полоскание в гидролизном спирте с просушиванием;
4. Подготовительный прогрев арматуры и заготовок до 300-350ᴼС и удержанием в 15-20 мин. с целью уменьшения временных затрат для процессов дальнейшего нагрева и уменьшения количества микродуг в ходе ионно-плазменного стравливания в разряжении;
5. Процедура ионно-плазменного напыления, осуществляющаяся в 3 этапа. На первом происходит чистка заготовки от следов бомбардировки аргонными ионами тлеющего разряда. Во втором начинается распределение, запуск и нагревание заготовки. На третьем происходит напыление обрабатываемого объекта посредством осаждения в вакууме.

Сфера применения

Современная технология высококачественного вакуумного напыления обеспечивает:

1. Декоративную поверхность, имитирующую альтернативное покрытие драгоценных металлов;
2. Финишную поверхность конструкционно неметаллических групп различных материалов (стеклянных, керамических, пластмассовых и иных видов);
3. Коррозийно-невосприимчивую поверхность низколегированной и углеродистой стали;
4. Износостойкую поверхность для элементов, подвергающихся трению в процессе эксплуатации;
5. Переходное покрытие для материалов, изготовленных из материалов разного происхождения;
6. Многослойные износостойкие или не сплошные покрытия для режуще-колющих инструментов;
7. Индикаторные поверхности для мерительных инструментов;
8. Ионные азотированные поверхности функционального покрытия;
9. Модифицированные поверхности жаропрочного титанового и алюминиевого сплава с результатом покрытия интерметаллидов нескольких типов.



Сфера применения