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表面处理详解!真空电镀与水电镀哪不一样?

来源:长辰实业  日期:2021-12-03

如果有人问你,电镀是什么?你会怎么回答?


有人说是水电镀,有人说是真空镀。到底哪个对呢?实际上,在不同的行业"电镀"代表不同的意思。例如在现在的手机行业里,水电镀很少有应用,在很多人的脑海里,电镀一般指的真空镀,而在卫浴行业,水电镀的应用很多,当然一般的电镀指的水电镀。


水电镀和真空镀都属于镀膜,让我们从镀膜的分类说起,看看各类镀膜之间的区别是什么。


镀膜按成型方法分类如下:
1. 固相法:--- >化学变化
2. 液相法:--- >化学变化
3. 气象法:--- >化学变化和物理变化


详细分类如下:

其中常用的镀膜方式有:水电镀、阳极氧化、真空蒸镀、真空溅镀、离子镀。接下来,将从CMF工程师的角度,对上述镀膜方法逐一讲解。


■水电镀法:
工艺关键词:阳极溶解、阴极附着、电化学反应
水电镀法主要应用于打造高反射镜效果、增加附着层等,其优点是可镀大面积,成本低,缺点是电解液毒性高,工业污染大。


■阳极氧化法:
工艺关键词:金属氧化成膜、电化学反应
阳极氧化亦可做成Ta2O2、TiO2、ZrO2、Nb2O5、HfO2、WO3等,主要用作保护膜或着色装饰膜


■真空蒸镀又称热蒸发蒸镀法
工艺关键词:高温溶解蒸发、沉积后覆膜
依薄膜材料之加热方式之不同,真空蒸镀又可分为间接加热型与直接加热型。
1. 间接加热型:只针对蒸发源加热,间接使其上之薄膜材料因热而蒸发;
2. 直接加热型:利用高能粒子(电子束,电浆或镭射)或高频,直接使置于蒸发源上之薄膜材料升温而蒸发;
*为避免蒸发源(容器)随着薄膜材料一同被蒸发,蒸发源材质的熔点一定要高于薄膜材料的沸点。


蒸镀原理
■电阻加热蒸镀法
主要利用电流通过电阻时会产生热能来对薄膜材料间接加热。装置如下


电阻加热蒸镀法
电阻加热法的缺点:
1. 需先加热蒸发源再传热给薄膜材料,蒸发源易与材料起作用或引升杂质;
2. 蒸发源加热温度有限,对高熔点之氧化物大多无法熔融蒸镀;
3. 蒸镀速度有限;
4. 如镀膜材料为化合物,则有分解之可能;
5. 膜质不硬,密度不高,附着性较差。


■溅镀
工艺关键词:电离惰性气体轰击靶材、靶材脱落沉积冷却成膜
溅镀的原理,是镀膜机腔体抽真空,直接以薄膜材料(靶材)当做电极,利用电极间见通电5KV~15KV产生的电浆轰击靶材,同时通入气体,气体发生离子化,粒子在电浆内移动,离子撞击靶材并使靶材表面原子脱离进而沉积在基板上,冷却浓缩成薄膜。


■磁控溅镀
在直流溅镀或射频溅镀的基础上改进电极结构,亦即再把阴极内侧装置一永久磁铁,并使磁场方向垂直于极暗区电场方向,以便用磁场约束带电粒子的运转,这种溅射法称为磁控溅射。


由于磁场的作用力与电子的运转方向垂直,将形成电子回旋运动的向心力,此时中性物种间的撞击机率提高,始之在较低的压力下即能制作薄膜。


除了低压外,磁控溅射的另两项有优点就是高速,低温,因此也称之为高速低温溅镀法。

但是磁控溅镀也存在一些问题,如就平板磁控电极磁控电极而言,靶材中央及周边不为垂直于电厂的磁场分量越来越小,亦即与靶材表面平行的磁场分量小,使得在靶材表面的一个环形区域被溅射的异常快,而中央和边缘处溅射的少,如此下去便会出现W形侵蚀谷,使的靶材利用率降低,并且可能对薄膜的均匀性产生影响。


■离子镀
工艺关键词:真空气体放电、解离靶材、轰击基材
主要原理是利用气体放电现象,将薄膜材料解离成离子状态,而后沉积于基板上。
离子镀的基本镀膜系统为PVD系统,只是多加入反应性气体,使其与蒸发后的薄膜材料反应,而后沉积在基板上形成化合物,所以薄膜镀层的组成成分与原薄膜材料不同,是基材靶材的化合物。


离子镀基本上包括三个步骤 :
1. 将固态原子变成气态原子:可用真空蒸镀之各种蒸发源及各种溅射机制达到此一目的;
2. 将气态原子变成离子态,以提高原料的离子化程度(通常可达1%):可用各种离子元传送能量给原料原子,以达到始之离子化的程度;
3. 提升离子态原料所带的能量以提高薄膜的品质:可在基本上加上适当负偏压,以达到加速离子的能力。


离子镀原理
离子镀的特点如下:
1. 离子镀可在较低温度600度下进行;
2. 附着性良好;
3. 绕射性良好-带电原子能达到基本的所有表面而沉积镀层;
4. 沉积速度快,可达1~5um,而一般二级板型溅射速度只有0.01~1.0um/min;
5. 加工性及薄膜材料的选择性广,可加工除金属外,陶瓷,玻璃 ,塑胶均可,而薄膜材料的选择也很广泛,金属,合金,化合物皆可。

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