PVD鍍膜工藝

PVD加工工藝流程小結:

一、前處理工藝:

1。來料抽檢

2。電鍍件過鹼去油 ,清水清洗。

4。過酸表面潔化 ,清水清洗

5。丙酮+滑石粉清洗

6。擦洗。

二、上掛

三、PVD處理工藝:

1。烘烤:80攝氏度

2。鍍膜: 真空抽到4。5-2帕

保持真空度2。8-1帕

成膜

四、出爐

五、下掛

六、全檢

1.裝飾件材料(底材)

(1)金屬。不鏽鋼、鋼基合金、鋅基合金等。

(2)玻璃、陶瓷。

(3)塑膠。abs、pvc、pc、sheet、尼龍、水晶等。

(4)柔性材料。滌綸膜、pc、紙張、布、泡沫塑膠、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)塑膠基材裝飾膜層:ai、cu、ni、si02、ti02、ito、mgf2。

(4)柔性材料裝飾膜層:al、lto、ti02、zns等。

3.部分金屬基材裝飾膜顏色

金屬基材裝飾膜的種類和色調很多。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

tinx

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、綠、黃、橙紅色

crnx

銀白色

tixal-nx

金黃色、棕色、黑色

tixzral-nx

金黃色

一.金屬件裝飾膜鍍制工藝

比較成熟的鍍膜技術有電弧離子鍍、磁控濺射離子鍍和複合離子鍍。

PVD鍍膜工藝

PVD鍍膜工藝

PVD鍍膜工藝

下面分別從各類鍍膜技術中選取一種具有代表性的典型鍍制工藝進行介紹。

1)用電弧離子鍍的方法為黃銅電鍍亮鉻或鎳手錶殼鍍制ticn膜。

採用小弧源鍍膜機和脈衝偏壓電源;

(1)工件清洗、上架、入爐

工件在入爐之前要經過超聲波清洗、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製的金屬清洗劑,利用超聲波進行脫脂、清洗。清洗之後,進行酸洗,它可以中和超聲波清洗時殘餘的鹼液,還能起到活化處理的作用。然後進行漂洗以徹底除去酸液,漂洗時必須採用去離子純淨水或蒸餾水。經過三洗後,即時進行烘乾,溫度一般控制在100℃左右,時間為1h左右。也可以風吹乾後馬上人爐。

(2)鍍膜前的準備工作

①清潔真空鍍膜室。用吸塵器將真空鍍膜室清潔一遍。當經過多次鍍膜時,真空鍍膜室的內襯板還需作定期清洗,一般是半個月清洗一次。

②檢查電弧蒸發源。工作前,要確保電弧蒸發源發源安裝正確,絕緣良好,引弧針控制靈活,程合適,恰好能觸及陰極表面。

③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後,才可以關閉真空鍍膜室的門,進行抽氣和鍍膜。

(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,用油擴散泵進行細抽。在粗抽時,可以烘烤加熱至150℃。伴隨鍍膜室溫度的升高,器壁放氣會使真空度降低,然後又回升,等到溫度回升到6。6 x 10-3pa時方可進行鍍膜工作。

(4)轟擊清洗

①氬離子轟擊清洗

真空度:通人高純度氬氣(99。999%)真空度保持在2~3pa。轟擊電壓:800~1000v。轟擊時間:10min。

此刻在真空鍍膜室內發生輝光放電,放電產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、雜質和工件表面層原子濺射下來,露出材料的新鮮表面。

②鈦轟擊

真空度:通人高純度氬氣使真空度保持在2 x 10-2pa。脈衝偏壓:400~500v,佔空比20%。電弧電流:60~80a,輪換引燃電弧蒸發源,每個電弧蒸發源引燃1~2min。

(5)鍍膜

①鍍鈦

真空度:通人高純度氬氣,真空度保持在2 x 10-2pa。脈衝偏壓:200~300v,佔空比50 %。電弧電流:60~80a,引燃全部弧源,時間2~3min。

②鍍ticn

真空度:通人高純度氮氣使真空度保持在(3~8) x10-1pa,然後再逐漸加大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到預定的色度。

電弧電流:50~70a。脈衝偏壓:100~150v,佔空比60%~80 %。沉積溫度:200℃左右。鍍膜時間:10~20min,膜層厚度0。2~0。5μm。

(6)冷卻

鍍膜工序結束後,首先關閉電弧電源和偏壓電源,然後關閉氣源、停轉架。工件在真空鍍膜室內冷卻至80~100℃時,向鍍膜室內充大氣,取出工件。

2)用磁控濺射離子鍍技術為黃銅電鍍亮鉻的衛生潔具鍍制zrn膜。採用基材為鋯的非平衡磁控濺射靶和中頻電源,以及脈衝偏壓電源。

(1)抽真空

5 x 10-3~6。6x 10-13pa本底真空。加熱溫度應在真空室器壁放氣後又回升到100~150℃。

2)轟擊清洗

真空度:通人氬氣真空度保持在2~3pa。轟擊電壓:800~1000v,脈衝佔空比20%。轟擊時間:10min。

(3)鍍膜

①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。脈衝偏壓:450~500v,佔空比20 %。鍍膜時間:5~10min。

②鍍zrn膜

真空度:通入氮氣,真空度保持在(3~5) x10-1pa。靶電壓:400~550v,靶電流隨靶的面積增大而加大。脈衝偏壓:150~200v,佔空比80 %。鍍膜時間:20~30min。

由於磁控濺射技術中金屬離化率低,不容易進行反應沉積,獲得化合物膜層的工藝範圍比較窄。可採用氣體離子源將反應氣體離化,擴大反應沉積的工藝範圍。也可以採用柱狀弧源產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

鍍膜結束後,首先關閉磁控濺射靶電源、偏壓電源,然後關閉氣源、停轉架。工佇件在真空鍍膜室中冷卻到100℃時,向鍍膜室充大氣,取出工件。

3)用複合塗層離子鍍方法為黃銅電鍍亮鎳的手錶殼鍍制tin十au+ si02膜。

採用電弧、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。採用直流偏壓電源。

(1)工件清洗、上架、入爐。方法同前。

(2)抽真空:本底真空最好達到6。6x 10-3pa,烘烤加熱溫度為150℃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

①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:50~70a,引燃全部弧源,時間為2~3min。偏壓:400~500v。

②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:100~200vo電弧電流:60~80a。沉積時間:10~20min,膜層厚度0。1~0。5μm。

③摻金鍍

真空度:通入高純氮氣,真空度保持在5 x 10-2pa。偏壓:100~150v。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3~5a;時間:1min。

④鍍金

真空度:通入氬氣,真空度保持在3 x 10-1pa。偏壓:100~150v。濺射靶電壓:400~550v。時間:5-10min。

⑤沉積si02

真空度:通入高純氬氣,真空度8 x 10-2pa或5x10-1pa。中頻(射頻)電源功率:200~500w。時間:10~20min。

4)冷卻:首先關閉中頻(或射頻)電源,然後關氣源,停轉架。工件在真空室內冷卻到80-100℃時,向真空室充空氣,取出工件。該工藝也叫摻金鍍或ipg,最後一層si02是透明的,是保持金膜的,它可以延長金膜的磨損時間,根據客戶的要求可有可無。

二.塑膠件裝飾膜的鍍制工藝

採用pvd技術可在玻璃、陶瓷、塑膠、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。此處重點介紹塑膠製品裝飾膜的鍍制技術,塑膠製品鍍金屬膜的工藝也稱塑膠金屬化。

為了填充塑膠製品毛坯上的缺陷,提高表面光亮度和塑膠與金屬膜的結合力,在鍍膜之前需要上底漆。為保護膜層還需上面漆。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、面漆一般採用溶劑型塗料,近幾年出現了紫外線硬化塗料,它可以擴充套件塑膠製品的應用領域。

塑膠製品裝飾膜的pvd技術有兩種:真空蒸發鍍和磁控濺射鍍。真空蒸發鍍裝置結構簡單、操作簡便並且生產效率高,是目前廣泛採用的塑膠件的鍍膜技術。

1)塑膠製品裝飾膜的真空蒸發鍍工藝

一般塑膠製品的真空蒸發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——上架——塗底漆一固化——蒸發鍍膜一塗面漆一固化——下架一染色——檢驗。

下面具體介紹鍍膜的流程。

(1)來料檢驗。

(2)乾燥。待鍍件來料時含較多水分,需進行乾燥處理3~5h,溫度為50~60℃。

3)上架。一般注塑時基本按真空鍍膜要求生產,因此待鍍件表面一般油汙較少,經過一般的擦拭就可上架,但是來料油汙多時需進行去汙處理。方法是用市售洗潔劑逐件刷洗、漂洗、烘乾。油汙嚴重時還需用清洗劑在50~60℃,浸泡15~20min進行脫脂處理。

(4)除塵。這道工序是保證鍍膜質量的關鍵之一,方法有兩種:一種是用吸塵器對準上好架的待鍍件仔細地除塵,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並不是很理想;還有一種方法是用靜電除塵的方法,對質量要求較高時採用。

(5)塗底漆。塗底漆是保證鍍膜質量的關鍵之二,塗底漆的目的是提高鍍件表面的光潔度和光亮度;提高膜層結合力。

(6)烘乾。塗漆流平後需進行幹固處理,方法有紅外線加熱法、電熱加熱法及紫外線(uv)固化法等。固化溫度為60~70℃,固化時間為1。5~2。5h。

(7)鍍膜。鍍膜是保證鍍膜質量的關鍵。

鍍膜前的準備工作:①鎢絲的處理:一般採用φ0。75mm的3根絞合鎢絲,用金屬清洗劑將鎢絲浸泡20~30min,60~90℃進行脫脂之後,徹底地漂洗烘乾備用;②鋁絲的處理:用純度為99。9%~99。99%的鋁絲或鋁箔製成的蒸發舟進行鹼處理,將鋁絲浸泡在10%~15%的naoh溶液中2~3min,進行水汝洗3-5次,烘乾2h備用。

鍍膜操作:待鍍件上架,並裝上鎢絲,然後入爐,檢查接觸是否良好,轉動正常,關真空室。抽真空:油擴散泵已預熱1h;開機械泵,開粗抽閥、進行粗抽3—5min;開羅茨泵,開真空計測量真空達2~2。5pa;關粗抽閥,開前置閥,開高閥,進行細抽至(1~2) x 10-2pa即可蒸鍍。真空度越高,膜層質量越好。

蒸鍍:預熔的目的是除去鋁絲、鎢絲上的殘餘氣體。此時,從真空計上可以看見真空度是下跌的,當真空由下跌轉為上升,並回到本底真空時,可進行蒸發。蒸鋁:作為裝飾膜蒸鋁時的真空控制在(1~2) x10-2pa,蒸發採用快速蒸發可減少氧化機率,又不會使膜層的組織結構變粗;因而,可減少散射損失,提高反射率。

冷卻充氣:蒸鋁以後,即可充氣出爐。

(8)塗面漆。保護金屬膜層,為著色工序做準備。

(9)著色。面漆徹底固化後可進行染色處理。根據客戶要求,將不同顏色按按一定的比例進行配製,常用的配製24k金可用黃粉、金粉和紅粉;配製黑色用黑粉、綠粉和藍粉。為加強鍍件的溼潤性可加入1 %的冰乙酸,變色溫度控制在60~70℃,不要超過80℃。

2)塑膠件裝飾膜的磁控濺射鍍膜工藝:

塑膠製品磁控濺射鍍工藝流程及鍍前、鍍後處理與蒸發鍍相同。

(1)前處理。工件去油汙,烘乾去水。

(2)上底漆。烘乾固化,固化溫度為60—65℃。

(3)鍍鋁,也叫塑膠表面金屬化。採用柱狀磁控濺射工藝鍍鋁。

(4)上面漆。

(5)著色——冷染或熱染。

真空蒸鍍、濺射鍍膜和離子鍍的比較

PVD鍍膜工藝

—— The End ——

編輯:Red K

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