В системы с непрерывным циклом сегодня устанавливают вакуумные напылительные установки. Принцип действия даст возможность различными методами обрабатывать поверхность большинства деталей и приборов. Улучшение характеристик позволяет обеспечить дальнейшее функционирование и продлить срок службы.
Содержание:
- Вакуумные напылительные установки — принцип действия
- Конструктивные особенности аппаратов для напыления
- Виды и применение оборудования
Вакуумные напылительные установки — принцип действия
Вакуумные напылительные установки можно разделить на две группы. Одни устройства способны выполнять обработку на протяжении цикла после закладки материала. Вторая группа объединяет промышленные агрегаты, включенные в системы с циклом непрерывного действия.
Для образования тончайшей пленки толщиной в несколько микрон подбирают материал для напыления. Нередко для этого подходят металлы и сплавы алюминия, титана, хрома, никель, графита, вольфрама. В качестве добавки задействуют газы (азот, метан) или ацетилен.
Вакуумные напылительные установки — принцип действия
Напылительные вакуумные установки принцип работы выбирают аналогичный, несмотря на различия в конструкциях. Процесс разделяется на несколько этапов:
- После подготовки создают разряжение;
- Изменяют структуру порошка (из конденсированной фазы в газовую);
- Поднимают уровень давления;
- Повышают температуру для создания потока электронов и переноса молекул;
- Обеспечивают конденсацию и адгезию на поверхности;
- Образуют пленку с учетом материала.
При тепловом напылении подходит лазерный или электрический луч. Вакуумная гальваническая дуга помогает провести испарение и улетучивание. При ионном рассеивании предварительно сырье распыляется и на подложку воздействуют гетерополярные потоки. Эффективное магнетронное распыление совмещает напыление, имплантацию и фокусировку ионных пучков.
Реактивное распыление допускает присутствие реагентов (оксиды, нитриды), иначе сложно добиться прочного сцепления с поверхностью. Вакуум даст возможность переносить газообразные частицы к деталям по прямоугольным траекториям. Конвективный перенос характерен для плазмы.
При ударе молекулы способны адсорбироваться или отскочить. Многое зависит от заряда энергии, материала и температуры поверхности. При прочной адсорбции образуется конденсат. Превышение параметров температур и энергии мешает образоваться пленке. Снижение скорости также не принесет нужный результат.
Конструктивные особенности аппаратов для напыления
Конструкции вакуумных аппаратов для напыления больше зависит от отрасли применения. Однако есть определенное сходство главных компонентов. Это наглядно демонстрирует установка с одним блоком.
- Камера из нержавеющей стали лучше выдерживает перепады давления и температур. Предусмотрены смотровые окна;
- Вакуумная система объединяет форвакуумный (криогенный) и турбомолекулярный насос. Сухие аппараты способны поддерживать глубину вакуума и не засорять объем посторонними частицами;
- Привод вращения помогает регулировать подложкодержатель с произвольной или специальной формой;
- Испаритель (электронно-лучевой) обладает заслонкой и устройством для поворота тиглей;
- Ионно-лучевой механизм предусматривает очистку разряда при тлении;
- Для напыления устанавливают от 1 до 3 магнетронов, снабженных источником питания;
- Давление поддерживается автоматически;
- Предусмотрен термический испарителем с тиглем и двумя вводами;
- Нагрев подложек не обходится без поддержания параметров температуры;
- Контрольное устройство определит скорость и толщину слоя;
- Линия подачи газа подходит к магнетрону и системе очистки;
- Для управления используется компьютер. Системный интерфейс способствует настройке, выбору режима и контролю за процессом.
Конструктивные особенности аппаратов для напыления
Ответственность за своевременное охлаждение основных компонентов лежит на водораспределительной системе. Нередко прилагаются дополнительные опции. Лабораторные и промышленные установки отличает модульное исполнение. Открыт доступ к камере и основным узлам. Автоматизация гарантирует высокую скорость и равномерность покрытий.
Виды и применение оборудования
В зависимости от изделия подбирают вид обработки. Распространение получили несколько способов воздействия.
- При плазменном напылении процесс проходит после нагрева свыше 2500º. Элементы осаждаются на подложке и одновременно падают параметры давления. Покрытие получается качественным с нужной толщиной;
- Ионный метод во многом похож. Однако для бомбардировки ионов не потребуется сильный нагрев;
- Процесс напыления проходит быстро, если использовался алюминий. Вместо алюминия подбирают другие металлы (тантал, вольфрам, золото, молибден) при достижении температуры плавления;
- Два варианта обработки совмещают ионно-плазменные агрегаты. При высоком напряжении проще спровоцировать эмиссию и осадить вещество.
Обработка поверхности необходима для нанесения тонкой или многослойной пленки. Изоляция поверхности способствует обретению антикоррозийных и антифрикционных характеристик. Особое значение это имеет в электронной отрасли. Только после проведения процесса изготавливают проводники и сложные приборы (микроскопы). В лабораториях проводят научные исследования, приводящие к выпуску новых материалов.
Виды и применение оборудования
Большим спросом пользуется декоративное покрытие. Благородные металлы украсят часы и сувениры. Для автомобилестроения выпускают фары, рефлекторы, зеркала и литые диски. Напыление производится на изделия из металла, стекла и пластика.
Современные напылительные установки обладают высокой пропускной способностью. Снижены затраты энергии и уровень шума. Управление предусматривает три режима функционирования для настройки, регулировки и переходу к полной автоматизации процесса. Смотровые окна и внутреннее освещение отслеживают напыление и перемещение объекта.