真空镀膜知识培训 富森钛金设备 迪通恒业科技 联合出品一、真空的定义： 真空指低于该地区大气压的稀薄气体状态。什么是真空？ 处于真空状态下的气体稀薄程度通常用“真空度高”和“真空度低”来表示。真空度高表示真空度“好”的意思。真空度低表示真空度“差”的意思。低真空（一般在76010托）；中真空（一般在1010 3托）；高真空（一般在10 - 310 -8托）；超高真空（一般在10-810 -12 ）。 注:1托=133.322pa 1pa=7.510-3托 二、什么是真空度： 在真空条件下利用某种方法，在固体表面上镀一层与基体材料不同的薄层材料，也可以利用固体本身生成一层与基体不同的薄层材料。这就是真空镀膜技术。在固体表面上镀上一层薄膜，就能使该基体材料具有许多新的物理和化学性能。因此，真空镀膜技术又称表面改性技术。三、什么叫作真空镀膜技术： 蒸发真空镀：在真空条件下，将材料加热并蒸蒸发真空镀：在真空条件下，将材料加热并蒸 发到基片上，称为真空蒸发镀。发到基片上，称为真空蒸发镀。 溅射真空镀：利用各种材料在气相间、气相和溅射真空镀：利用各种材料在气相间、气相和固体基体表面间所产生的物理、化学过程而沉积固体基体表面间所产生的物理、化学过程而沉积薄膜的方法。它又可以分为物理气相沉积。物理薄膜的方法。它又可以分为物理气相沉积。物理气相沉积可分为利用加热膜材而产生热蒸发沉积、气相沉积可分为利用加热膜材而产生热蒸发沉积、利用气体放电产生的正离子轰击阴极（靶材）所利用气体放电产生的正离子轰击阴极（靶材）所产生的溅射沉积、将蒸发和溅射结合起来的离子产生的溅射沉积、将蒸发和溅射结合起来的离子镀以及分子束外延。我们称之为溅射真空镀。镀以及分子束外延。我们称之为溅射真空镀。四、真空镀膜分为哪几种： 电子枪真空镀：在真空环境中，灯丝经加热发射热电子，受束极及阳极加速变成带状高能电子束。在偏转磁场作用下电子束旋转270角入射到坩埚靶材上，其能量达到一万电子伏特，传递给靶材实现电能热能转换，在电子束轰击区域内，靶材表面温度迅速升高及熔化直至蒸发。称为电子枪真空镀。通常也称之为光学镀膜。五、真空镀膜工艺五、真空镀膜工艺 根据真空镀膜气相金属产生和沉积 方式，塑料真空镀膜的方法主要分为热蒸发镀膜法和磁控溅射镀膜法。蒸发镀膜和磁控溅射镀膜工艺的示意图：基材窗蒸发源泵蒸发镀靶电源基材泵气体等离子体溅射镀 真空蒸发镀膜法就是在1.310-2 1.310-3pa(10-410-5Torr)的真空中以电阻加热镀膜材料，使它在极短时间内蒸发，蒸发了的镀膜材料分子沉积在基材表面上形成镀膜层。真空镀膜室是使镀膜材料蒸发的蒸发源，还有支承基材的工作架或卷绕装置都是真空蒸发镀膜设备的主要部分。镀膜室的真空度、镀膜材料的蒸发速率、蒸发距离和蒸发源的间距，以及基材表面状态和温度等都是影响镀膜层质量的因素。真空蒸发镀膜法真空蒸发镀膜法磁磁控控溅溅射射法法 磁控溅射法又称高速低温溅射法。目前磁控溅射法已在电学膜、光学膜和塑料金属化等领域得到广泛应用。磁控溅射法是在1.310-1pa(10-3Torr)左右的真空中充入惰性气体，并在塑料基材(阳极)和金属靶材(阴极)之间加上高压直流电，由于辉光放电产生的电子激发惰性气体，产生等离子体。等离子体将金属靶材的原子轰出，沉积在塑料基材上。蒸发法与磁控溅射法的比较 磁控溅射法与蒸发法相比，具有镀膜层与基材的结合力强，镀膜层致密、均匀等优点。真空蒸发镀膜法需要使金属或金属化合物蒸发气化，而加热温度又不能太高，否则气相蒸镀金属会烧坏被镀塑料基材，因此，真空蒸镀法一般仅适用于铝等熔点较低的金属源，是目前应用较为广泛的真空镀膜工艺。相反，溅射镀膜法是利用高压电场激发产生等离子体镀膜物质，适用于几乎所有高熔点金属、合金及金属化合物镀膜源物质，如铬、钼、钨、钛、银、金等。而且它是一种强制性的沉积过程，采用该法获得的镀膜层与基材附着力远高于真空蒸镀法，镀膜层具有致密、均匀等优点，加工成本也相对较高。真空镀膜方式真空镀膜方式蒸发镀膜蒸发镀膜磁控溅射镀膜磁控溅射镀膜 表表 面面镀前处理镀前处理离子穿透深度离子穿透深度 基材上底涂层、真空脱气基材上底涂层、真空脱气 只在表面附着只在表面附着 基材上底涂层，真空脱气基材上底涂层，真空脱气 有一定深度的穿透有一定深度的穿透 处理过程处理过程离子离子中性激发电子中性激发电子热中性粒子热中性粒子 100% 0.1% 10% 90% 材料镀膜材料镀膜可选用可选用难于选用难于选用 金属金属 蒸汽压特别低的金属、化蒸汽压特别低的金属、化合物等材料合物等材料 金属、非金属金属、非金属 易分解或蒸汽压较高的金易分解或蒸汽压较高的金属、化合物等材料属、化合物等材料 可镀基材可镀基材 金属、塑料、玻璃等金属、塑料、玻璃等 金属、塑料、玻璃等金属、塑料、玻璃等 附着力附着力 略差略差 略差略差较好较好 优、缺点优、缺点 可镀基材广泛，附着力差可镀基材广泛，附着力差 可镀基材广泛，在低温可可镀基材广泛，在低温可镀多种合金膜镀多种合金膜 应应 用用 装饰膜、光学膜、电学膜、装饰膜、光学膜、电学膜、磁性膜等磁性膜等 装饰膜、光学膜、电学装饰膜、光学膜、电学膜、磁性膜等膜、磁性膜等真空蒸发镀膜法与磁控溅射镀膜法比较真空蒸发镀膜法与磁控溅射镀膜法比较六、真空镀膜材料 真空镀膜材料即是通过真空镀膜技术镀到基材上的成膜材料，以金属和金属氧化物为主。镀膜材料的性质直接关系到真空镀膜的质量和性能，镀膜材料不同，厚度不同，所得镀膜层性能和色泽也不一样。如镀铝层的连续性好于银、铜镀膜层，镀层厚度达到即可导电，达到30nm时，其性能就和固态铝材相同。银镀层小于5nm时不能导电，铜镀层对基材附着力较差，且容易被氧化。真空镀膜材料品种繁多，单金属型镀膜材料有：铝、锡、铟、钴、镍、铜、锌、银、金、钛、铬、钼、钨等。合金型的镀膜材料有镍-铬， 镍-铁，铁-钴，金-银-金等。金属化合物型的镀 膜材料有：SiO2 、 Ti3O5 、 SnO2 、MgF2 、 ZnS等。在众多镀膜材料中，以铝材的应用最多，这是因 为铝在真空条件下，蒸发湿度较低，易操作。铝镀膜 层对塑料的附着力强，富有金属光泽；铝镀膜层还能 够遮蔽紫外线，对气体阻隔性也很好。另外，高纯度 的铝价格比较便宜，这是其他镀膜材料所不及的。铝 的反射率高，厚度40nm铝镀膜层的反射率达90%。七、基材适镀性特征 真空镀膜虽然适合的基材种类很多，但仍以塑料或其他高分子材料基材为主，原则上，绝大多数的聚合物材料都可用于真空镀膜。因聚合物材料的本身的品种较多，性能相差较大，对真空镀膜的适应性也可能不同。作为真空镀膜的塑料基材，其最基本的性能应包括附着性能、真空放气量和耐热性等几方面指标。 被镀塑料基材应与真空镀膜材料有良好的附着结合强度，塑料与金属镀层的结合强度和塑料本身的极性等结构因素密切相关。一般认为聚酯类材料和镀铝膜层的结合力最强，在保证表面洁净的条件下可以直接进行真空镀膜，如大规模生产的PET真空镀膜。铝镀膜层PP、PE、等弱极性基材的附着力差，PC和硬质PVC则介乎其间。八、塑料真空镀膜常见问题分析八、塑料真空镀膜常见问题分析 真空镀膜技术是一个多学科综合的产物，其工艺过程也必然涉及多方面的技术知识，生产上出现的技术问题也非单纯的涂料技术可以解决的，需进行多学科的综合分析。首先，塑料基材的质量要合乎真空镀膜的要求，基材成型加工不当时，容易出现各种缺陷，直接或间接影响真空镀膜质量。问题及现象可能原因改进措施真空镀膜有黯淡的杂色，出现蓝色、黄色或黑色基材放气选用放气量小的基材，或对基材进行真空加热预处理基材离蒸发源太近调整距离真空系统泄漏，可能进入太多氧气检修真空泵抽气能力低维修真空泵，或换泵油蒸发源或阴极损坏更换蒸发源或阴极镀膜时真空镀较低待真空度达到要求后再镀膜真空度过高，夹具和基材放气适当降低真空度底涂层放气调整涂料固化工艺或涂料配方夹具、挂笼或卷绕机有积垢，或残存的洗涤剂彻底清洗并干燥蒸发速率太低加大蒸发速率镀膜龟裂呈鳞片状镀膜太厚调整镀膜厚度镀膜收缩率与底漆相差太大，或底漆固化不好调整光固化工艺或调整配方问题及现象可能原因改进措施 镀铝膜层光 亮度不好基材表面有低密度区域更换基材牌号增加涂料固含量，增加涂层交联密度两道涂层或多道底涂蒸发速率低提高蒸发速率 底涂层部分 脱落基材表面有油污清洁表面，或更换基材牌号手接触过基材表面尽量不要手摸扩散泵返油采用加档油装置等措施镀膜操作不好保证一定的真空度 镀膜有污点 或瑕疵底涂有污物或尘粒仔细过滤涂料镀膜仓已脏清理镀膜仓喷涂的空气管路有污物清理或加装过滤器喷涂车间空气流过大找出原因塑料成型过程中有气体逸出或表面麻点 检查模具、改进工艺，或直接更换材料问题及现象可能原因改进措施 局部灼伤铝液滴飞溅控制好预熔操作蒸发镀膜时电流升高过快控制好电流升高速率蒸发镀膜时功率过大掌握好蒸发功率卷绕镀膜时薄膜基材松弛和冷却辊接触不好调节好张力，保证接触良好 纹路薄膜基材厚度不均，使卷绕张力不平衡更换厚度均匀的牌号湿晕，泛白外观溶剂全部挥发完之前水汽凝露调低溶剂挥发速率喷涂管路内有水分清理、干燥管路涂装现场湿度过高除湿干燥，或添加慢挥发溶剂配方含有较多吸湿性组分替换吸湿性组分，或添加慢挥发溶剂问题及现象可能原因改进措施彩虹，底漆菱形扭曲底漆下层固化不好，漆膜层相对移动，或面漆温度太高，或镀膜太薄检查相关工艺过程漆膜呈星形“咬底”涂料组分或溶剂渗入基材或底漆检查底层固化固化情况和底漆溶剂问题现象描述可能原因解决措施涂层湿膜留置闪干时间固化不足涂层白化，层间附着力下降涂层表面不干层间附着力差，深指纹印不良溶剂包埋于固化膜内固化受阻辐照能量不足调整留置闪干时间和温度（605）膜厚工作仓温度镀膜太厚，易龟裂镀膜太薄，易现彩虹塑料基材变形熔融镀膜厚度不合适过度受热检查固化面辐照能量强度检查紫外灯效率检查固化工艺过程确定合适镀膜厚度紫外光源进行充分风冷固化后黄变检测光源辐照强度，与参考辐照强度范围比较参考强度范围：69J/cm2被镀件离灯太近过度辐照引起黄变，通常在24H内黄色褪去调整灯距降低总辐照剂量，提高履带机走速，关闭部分光管，拉远灯距霜化外观涂层可轻易刮去固化不均匀辐照固化前适当烘烤降低留置闪干烘烤温度调整紫外灯管排布，湿物物件均匀固化，避免局部过热光固化真空镀膜涂料应用常见工艺问题及解决方案光固化真空镀膜涂料应用常见工艺问题及解决方案 化学镀又称水电镀，也可称为湿镀。一般用此方法镀膜，成本高，膜厚不均匀，厚度难于控制，而且会产生大量的废液而造成公害。八、真空镀膜 与化学镀的区别： 一般用此方法镀膜不易受污染，可获得纯度高、致一般用此方法镀膜不易受污染，可获得纯度高、致密性好、厚度均匀的膜层，对空气环境不会产生污密性好、厚度均匀的膜层，对空气环境不会产生污染。染。真空镀膜材料和基体材料有广泛的选择性，可以制真空镀膜材料和基体材料有广泛的选择性，可以制备各种不同的功能性膜层（如玻璃、陶瓷、塑料、备各种不同的功能性膜层（如玻璃、陶瓷、塑料、木板等）。木板等）。薄膜结构在化学组成上可分单质膜、化合物膜。在薄膜结构在化学组成上可分单质膜、化合物膜。在薄膜功能上，可分为装饰膜。例如：防腐蚀膜、硬薄膜功能上，可分为装饰膜。例如：防腐蚀膜、硬质膜、隔热膜、超导膜，显示存贮膜及防辐射膜等。质膜、隔热膜、超导膜，显示存贮膜及防辐射膜等。薄膜与基体附着强度好，膜层牢固，对环境无污染。薄膜与基体附着强度好，膜层牢固，对环境无污染。真空镀称为干镀： 首先开水、电、气总电源开维持泵开扩散泵加热开粗抽泵 开预抽阀关预抽阀开粗抽阀开罗茨泵如有离子轰击，开轰击30秒，关轰击 开真空计当真空到时，关粗抽阀开前置阀开精抽阀，当真空达到710 - 3pa，开转架开始镀膜操作镀膜完毕后，关闭真空计、离子源关精抽阀，前置阀关罗茨泵开充气阀，取件上料，反复开始操作。八、真空镀膜机操作工艺流程： 1、设备停用时，镀膜室要设备停用时，镀膜室要 保持真空状态，减少内保持真空状态，减少内 表面内气体的吸附，防表面内气体的吸附，防 止氧化。止氧化。 2、冷却水通畅下才能对扩冷却水通畅下才能对扩 散泵进行加热，未经充散泵进行加热，未经充 分冷却的泵不得与大气分冷却的泵不得与大气 接触，防止氧化。接触，防止氧化。特别注意3、要保证机器内扩散泵和机械泵的油 定期检查和更换。4、设备运行中遇有停电或其它事故发 生，须先停扩散泵，关精抽阀，前 置阀和真空计。5、产品做完下班后，关了扩散泵后须 待温度降低至60后才能关维持泵。谢谢 富森钛金设备 迪通恒业科技 联合出品