PVD鍍膜工藝設(shè)計

1、PVD鍍膜工藝PVD鍍膜工藝1. 裝飾件材料(底材)(1) 金屬。不銹鋼、鋼基合金、鋅基合金等。(2) 玻璃、陶瓷。(3) 塑料。abs、pvc、pc、sheet、尼龍、水晶等。(4) 柔性材料。滌綸膜、pc、紙張、布、泡沫塑料、鋼帶等。2. 裝飾膜種類(1) 金屬基材裝飾膜層：tin、zrn、tic、crnx、ticn、crcn、ti02、al 等。(2) 玻璃、陶瓷裝飾膜層：tio2、cr2o3、mgf2、zns等。(3) 塑料基材裝飾膜層:ai、cu、ni、si02、ti02、ito、mgf2。(4) 柔性材料裝飾膜層:al、Ito、ti02、zns等。3. 部分金屬基材裝飾膜顏色金屬基

2、材裝飾膜的種類和色調(diào)很多。表1為部分金屬基材裝飾膜的種類及顏 色。表1部分金屬基材裝飾膜的種類及顏色膜層種類色調(diào)ti nx淺黃、金黃、棕黃、黑色tic淺灰色、深灰色ticxny赤金黃色、玫瑰金色、棕色、紫色tin+ au金色zrn金黃色zrcxny金色、銀色tio2紫青藍(lán)、綠、黃、橙紅色crnx銀白色tixal-nx金黃色、棕色、黑色tixzral-nx金黃色3.裝飾膜的鍍制工藝一金屬件裝飾膜鍍制工藝比較成熟的鍍膜技術(shù)有電弧離子鍍、磁控濺射離子鍍和復(fù)合離子鍍。下面分 別從各類鍍膜技術(shù)中選取一種具有代表性的典型鍍制工藝進(jìn)行介紹。1) 用電弧離子鍍的方法為黃銅電鍍亮鉻或鎳手表殼鍍制ticn膜。采用

3、小弧源鍍膜機和脈沖偏壓電源；(1) 工件清洗、上架、入爐工件在入爐之前要經(jīng)過超聲波清洗、酸洗和漂洗三道工序。首先是在超聲波清洗槽中放入按使用要求配制的金屬清洗劑，利用超聲波進(jìn)行脫脂、清洗。清洗之后，進(jìn)行酸洗，它可以中和超聲波清洗時殘余的堿液，還 能起到活化處理的作用。然后進(jìn)行漂洗以徹底除去酸液，漂洗時必須采用去離子 純凈水或蒸餾水。經(jīng)過三洗后，即時進(jìn)行烘干，溫度一般控制在100 C左右，時間為1h左右。也可以風(fēng)吹干后馬上人爐。(2) 鍍膜前的準(zhǔn)備工作 清潔真空鍍膜室。用吸塵器將真空鍍膜室清潔一遍。當(dāng)經(jīng)過多次鍍膜時， 真空鍍膜室的內(nèi)襯板還需作定期清洗，一般是半個月清洗一次。 檢查電弧蒸發(fā)源。工作

4、前，要確保電弧蒸發(fā)源發(fā)源安裝正確，絕緣良好， 引弧針控制靈活，程合適，恰好能觸及陰極表面。 檢查工件架的絕緣情況。工件架與地之間的絕緣必須須良好，負(fù)偏壓電源 與工件架的接觸點點必須接觸良好。以上幾項工作確保沒有問題后，才可以關(guān)閉真空鍍膜室的門，進(jìn)行抽氣和鍍 膜。(3) 抽真空真空抽至6.6 x 10-3pa。開始是粗抽，從大氣抽至5pa左右，用油擴散泵進(jìn) 行細(xì)抽。在粗抽時，可以烘烤加熱至150 C。伴隨鍍膜室溫度的升高，器壁放氣 會使真空度降低，然后又回升，等到溫度回升到6.6 x 10-3pa時方可進(jìn)行鍍膜工 作。(4) 轟擊清洗 氬離子轟擊清洗真空度：通人高純度氬氣(99.999%)真空度

5、保持在23pa。轟擊電壓：800 1000v。轟擊時間：10mi n.此刻在真空鍍膜室內(nèi)發(fā)生輝光放電，放電產(chǎn)生的氬離子以較高的能量撞擊工 件表面，將工件表面吸附的氣體、雜質(zhì)和工件表面層原子濺射下來， 露出材料的 新鮮表面。 鈦轟擊真空度：通人高純度氬氣使真空度保持在 2 x 10-2pa。脈沖偏壓：400500v , 占空比20%。電弧電流：6080a ,輪換引燃電弧蒸發(fā)源，每個電弧蒸發(fā)源引燃1 2min。(5) 鍍膜 鍍鈦真空度：通人高純度氬氣，真空度保持在2 x 10-2pa。脈沖偏壓：200300v , 占空比50 %。電弧電流：6080a，弓I燃全部弧源，時間23min. 鍍ticn真

6、空度：通人高純度氮氣使真空度保持在(38) x 10-1pa，然后再逐漸加大 c2h2氣體，隨著c2h2氣體量增大，色澤由金黃一赤金黃一玫瑰金一黑色變化。 控制n2與c2h2兩種氣體的比例可以達(dá)到預(yù)定的色度。電弧電流：5070a。脈沖偏壓：100150v，占空比60 %80 %。沉積 溫度：200 C左右。鍍膜時間：1020min，膜層厚度0.20.5叩。(6) 冷卻鍍膜工序結(jié)束后，首先關(guān)閉電弧電源和偏壓電源，然后關(guān)閉氣源、停轉(zhuǎn)架。 工件在真空鍍膜室內(nèi)冷卻至80100 C時，向鍍膜室內(nèi)充大氣，取出工件。2) 用磁控濺射離子鍍技術(shù)為黃銅電鍍亮鉻的衛(wèi)生潔具鍍制zrn膜。采用基材為鋯的非平衡磁控濺射

7、靶和中頻電源，以及脈沖偏壓電源。(1) 抽真空5 x 10-36.6 x 10-13pa本底真空。加熱溫度應(yīng)在真空室器壁放氣后又回升 到 100150 °C。2)轟擊清洗真空度：通人氬氣真空度保持在 23pa。轟擊電壓：8001000v，脈沖占 空比20%。轟擊時間：10min。(3)鍍膜 沉積鋯底層真空度：通入氬氣，真空度保持在 s x lo-1pa。靶電壓：400 550v，靶功 率15 n 30w/crrr2。脈沖偏壓：450500v，占空比20 %。鍍膜時間：510min。 鍍zrn膜真空度：通入氮氣，真空度保持在(35) x 10-1pa。靶電壓：400550v， 靶電流隨

8、靶的面積增大而加大。脈沖偏壓：150200v，占空比80 %。鍍膜時 間：20 30min。由于磁控濺射技術(shù)中金屬離化率低， 不容易進(jìn)行反應(yīng)沉積，獲得化合物膜層 的工藝范圍比較窄?？刹捎脷怏w離子源將反應(yīng)氣體離化， 擴大反應(yīng)沉積的工藝范圍。也可以采用柱狀弧源產(chǎn)生的弧等離子體作為離化源，柱狀弧源還是輔助鍍膜源。(4)冷卻鍍膜結(jié)束后，首先關(guān)閉磁控濺射靶電源、偏壓電源，然后關(guān)閉氣源、停轉(zhuǎn)架。 工佇件在真空鍍膜室中冷卻到100 C時，向鍍膜室充大氣，取出工件。3) 用復(fù)合涂層離子鍍方法為黃銅電鍍亮鎳的手表殼鍍制tin十a(chǎn)u+ si02膜。采用電弧、磁控濺射、中頻或射頻濺射離子鍍多功能鍍膜機，在真空鍍膜室

9、 壁上安裝6個小平面弧源鈦靶鍍tin，中心安裝柱狀磁控濺射黃金靶鍍金，壁上 安裝2個矩形平面磁控濺射si02靶或si靶鍍si02。采用直流偏壓電源。工件清洗、上架、入爐。方法同前。(2) 抽真空：本底真空最好達(dá)到 6.6 x 10-3pa，烘烤加熱溫度為150 C左右。(3) 轟擊清洗。方法同前，包括氬轟擊和鈦轟擊兩種方法。(4) 鍍膜 沉積鈦底層真空度：通入高純氬氣，真空度保持在5 x 10-2pa。電弧電流：5070a，引燃全部弧源，時間為 23min。偏壓：400500v。 沉積tin膜真空度：通入高純氮氣，真空度保持在s x lo-1pa。偏壓：100200vo電弧電流：6080a。沉

10、積時間：1020min，膜層厚度0.10.5叩。 摻金鍍真空度：通入高純氮氣，真空度保持在 5 x 10-2pa。偏壓：100150v。電 弧電流:60a(真空鍍膜室上、中、下各點燃1個源)。磁控濺射金靶電壓：400 500v， 電流35a;時間：1min。 鍍金真空度：通入氬氣，真空度保持在 3 x 10-1pa。偏壓：100150v。濺射靶 電壓：400 550v。時間：5-10min。 沉積si02真空度：通入高純氬氣，真空度 8 x 10-2pa或5x 10-1pa。中頻(射頻)電 源功率：200500w。時間：1020min。4) 冷卻：首先關(guān)閉中頻(或射頻)電源，然后關(guān)氣源，停轉(zhuǎn)架

11、。工件在真空 室內(nèi)冷卻到80-100 C時，向真空室充空氣，取出工件。該工藝也叫摻金鍍或ipg， 最后一層si02是透明的，是保持金膜的，它可以延長金膜的磨損時間，根據(jù)客 戶的要求可有可無。二塑料件裝飾膜的鍍制工藝采用pvd技術(shù)可在玻璃、陶瓷、塑料、水晶、木材、紙張等非金屬工件上 鍍制金屬膜及氮化膜、氧化膜。此處重點介紹塑料制品裝飾膜的鍍制技術(shù)，塑料制品鍍金屬膜的工藝也稱塑料金屬化。為了填充塑料制品毛坯上的缺陷，提高表面光亮度和塑料與金屬膜的結(jié)合力， 在鍍膜之前需要上底漆。為保護(hù)膜層還需上面漆。底漆、面漆由溶劑、樹脂、助 劑組成，按比例、順序加入，混合攪拌。底漆、面漆一般采用溶劑型涂料，近幾

12、年出現(xiàn)了紫外線硬化涂料，它可以擴展塑料制品的應(yīng)用領(lǐng)域。塑料制品裝飾膜的pvd技術(shù)有兩種：真空蒸發(fā)鍍和磁控濺射鍍。真空蒸發(fā) 鍍設(shè)備結(jié)構(gòu)簡單、操作簡便并且生產(chǎn)效率高，是目前廣泛采用的塑料件的鍍膜技 術(shù)。1)塑料制品裝飾膜的真空蒸發(fā)鍍工藝一般塑料制品的真空蒸發(fā)鍍膜機有臥式和立式雙室(蚌形)兩種。鍍膜的工藝流程是：清洗脫脂一一上架一一涂底漆一固化一一蒸發(fā)鍍膜一涂面漆一固化 下架一染色一一檢驗。下面具體介紹鍍膜的流程。(1) 來料檢驗。(2) 干燥。待鍍件來料時含較多水分，需進(jìn)行干燥處理35h，溫度為5060 °C。3)上架。一般注塑時基本按真空鍍膜要求生產(chǎn)，因此待鍍件表面一般油污較 少，經(jīng)過

13、一般的擦拭就可上架，但是來料油污多時需進(jìn)行去污處理。 方法是用市 售洗潔劑逐件刷洗、漂洗、烘干。油污嚴(yán)重時還需用清洗劑在 5060 C,浸泡 1520min進(jìn)行脫脂處理。(4) 除塵。這道工序是保證鍍膜質(zhì)量的關(guān)鍵之一，方法有兩種：一種是用吸塵器對準(zhǔn)上好架的待鍍件仔細(xì)地除塵，能取得較理想的效果；另一種是用高壓氣吹塵”的方法，這種方法必須裝有油水分離器，但在實際工作中這種方法并不是 很理想；還有一種方法是用靜電除塵的方法，對質(zhì)量要求較高時采用。(5) 涂底漆。涂底漆是保證鍍膜質(zhì)量的關(guān)鍵之二，涂底漆的目的是提高鍍件 表面的光潔度和光亮度；提高膜層結(jié)合力。(6) 烘干。涂漆流平后需進(jìn)行干固處理，方法有

14、紅外線加熱法、電熱加熱法 及紫外線(uv)固化法等。固化溫度為6070 C，固化時間為1.52.5h。(7) 鍍膜。鍍膜是保證鍍膜質(zhì)量的關(guān)鍵。鍍膜前的準(zhǔn)備工作：鎢絲的處理：一般采用© 0.75mm的3根絞合鎢絲，用金屬清洗劑將鎢絲浸泡2030min， 6090 C進(jìn)行脫脂之后，徹底地漂洗烘 干備用；鋁絲的處理：用純度為 99.9%99.99%的鋁絲或鋁箔制成的蒸發(fā)舟 進(jìn)行堿處理，將鋁絲浸泡在10%15%的naoh溶液中23min，進(jìn)行水汝洗 3-5次，烘干2h備用。鍍膜操作：待鍍件上架，并裝上鎢絲，然后入爐，檢查接觸是否良好，轉(zhuǎn)動 正常，關(guān)真空室。抽真空：油擴散泵已預(yù)熱1h;開機械泵

15、，開粗抽閥、進(jìn)行粗抽35min;開羅茨泵，開真空計測量真空達(dá) 22.5pa ;關(guān)粗抽閥，開前置閥，開 高閥，進(jìn)行細(xì)抽至(12) x 10-2pa即可蒸鍍。真空度越高，膜層質(zhì)量越好。蒸鍍：預(yù)熔的目的是除去鋁絲、鎢絲上的殘余氣體。此時，從真空計上可以 看見真空度是下跌的，當(dāng)真空由下跌轉(zhuǎn)為上升，并回到本底真空時，可進(jìn)行蒸發(fā)。 蒸鋁：作為裝飾膜蒸鋁時的真空控制在(12) x 10-2pa，蒸發(fā)采用快速蒸發(fā)可減 少氧化概率，又不會使膜層的組織結(jié)構(gòu)變粗；因而，可減少散射損失，提高反射 率。冷卻充氣：蒸鋁以后，即可充氣出爐。(8) 涂面漆。保護(hù)金屬膜層，為著色工序做準(zhǔn)備。(9) 著色。面漆徹底固化后可進(jìn)行染色處理。根據(jù)客戶要求，將不同