Sistema y tecnología de recubrimiento al vacío de PVD y CVD

- Jan 04, 2019-

Sistema y tecnología de recubrimiento por vacío PVD y CVD.

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El revestimiento por vacío es un aspecto importante del campo de la aplicación de vacío, se basa en la tecnología de vacío, el uso de métodos físicos o químicos y la absorción de haz de electrones, haz molecular, haz de iones, haz iónico, radiofrecuencia y control magnético y una serie de nuevas tecnologías, investigación científica y producción práctica de preparación de películas para proporcionar un nuevo proceso. En pocas palabras, el método de vaporizar o pulverizar un metal, una aleación o un compuesto en un vacío para solidificarlo y depositarlo sobre el objeto recubierto (llamado sustrato, sustrato o matriz) se llama recubrimiento de vacío.

 

Como todos saben, en la superficie de algunos materiales, siempre que el recubrimiento de una película delgada, el material puede tener muchas propiedades químicas y físicas nuevas y buenas. En la década de 1970, los principales métodos de recubrimiento en la superficie de los objetos eran la galvanoplastia y la electrodeposición. El primero es a través de la electricidad, la electrólisis electrolítica, el recubrimiento electrolítico de iones como otra superficie del sustrato del electrodo, por lo que la condición de este recubrimiento, el sustrato debe ser un buen conductor de la electricidad, y el espesor de la película es difícil de controlar. Este último es usar el método de reducción química, debe prepararse en una solución de material de membrana y puede participar rápidamente en la reacción de reducción. Este método de recubrimiento no solo es pobre en la resistencia de la película, y el recubrimiento no es uniforme ni fácil de controlar. , pero también producen una gran cantidad de residuos líquidos, causando una grave contaminación. Por lo tanto, estos dos tipos de proceso de recubrimiento, que se denomina método de recubrimiento húmedo, están muy restringidos.

El recubrimiento al vacío es un nuevo tipo de tecnología de recubrimiento desarrollada en relación con el método de recubrimiento húmedo, que generalmente se denomina tecnología de recubrimiento en seco.

 

Clasificar

 

La tecnología de revestimiento al vacío generalmente se divide en dos categorías, a saber, tecnología de deposición física de vapor (PVD) y tecnología de deposición química de vapor (CVD).

 

La tecnología de deposición física de vapor se refiere al método de vaporizar el material de recubrimiento en átomos, las moléculas o ionizarlo en iones y depositarlo directamente sobre la superficie del sustrato en condiciones de vacío mediante diversos métodos físicos. La mayoría de las películas de reacción dura se preparan mediante el método de deposición física de vapor, que utiliza algunos procesos físicos, como la evaporación térmica de sustancias o el bombardeo de átomos en la superficie de sustancias bajo bombardeo iónico, para realizar la transferencia controlable de átomos del material de origen a La película delgada. La tecnología de deposición física de vapor tiene las ventajas de una buena adherencia película / base, película uniforme y densa, buena capacidad de control del espesor de la película, amplia aplicación de los materiales objetivo, amplio rango de pulverización, película gruesa depositable, composición estable de película de aleación y buena repetibilidad. Al mismo tiempo, la tecnología de deposición física de vapor debido a su temperatura de procesamiento se puede controlar a menos de 500 , por lo que se puede utilizar como el proceso de tratamiento final para el cortador de película de acero de alta velocidad y carburo. Como el proceso de deposición física de vapor puede mejorar en gran medida el rendimiento de corte de las herramientas de corte, las personas compiten para desarrollar equipos de alto rendimiento y alta confiabilidad al mismo tiempo, pero también para la expansión de su campo de aplicación, especialmente en la aplicación de alta velocidad. Acero, carburo cementado y herramientas de cerámica en un estudio más profundo.

 

La tecnología de deposición química de vapor es el gas elemental que contiene un elemento de membrana o una base de suministro de compuesto, con la ayuda de la fase gaseosa o el sustrato en la superficie de una reacción química, en el método de matriz de fabricación de película de metal o compuesto, que incluye principalmente sustancias químicas a presión atmosférica. deposición de vapor, deposición química de vapor a baja presión y tiene ambas características de deposición química de vapor de plasma CVD y PVD, etc.

 

Característica

 

En comparación con la tecnología de recubrimiento en húmedo, la tecnología de recubrimiento por vacío tiene las siguientes ventajas:

 

(1) amplia selección de películas y materiales de matriz, el espesor de la película se puede controlar para preparar películas funcionales con varias funciones.

(2) la preparación de películas delgadas en condiciones de vacío, el ambiente es limpio, la película no es fácil de contaminar, por lo que se puede obtener una película con buena densidad, alta pureza y un recubrimiento uniforme.

(3) la película tiene una buena resistencia de unión con la matriz y es firme.

(4) el revestimiento seco no produce residuos líquidos, ni contaminación ambiental.

 

La tecnología de recubrimiento al vacío incluye principalmente el recubrimiento por evaporación al vacío, el recubrimiento por pulverización catódica al vacío, el recubrimiento por iones al vacío, la deposición por haz de vacío, la deposición química de vapor y otros métodos. Además de la deposición química de vapor, otros métodos tienen las siguientes características comunes:

(1) todos los tipos de tecnologías de recubrimiento necesitan un entorno de vacío específico para garantizar que el movimiento de las moléculas de vapor formadas en el proceso de evaporación por calentamiento o pulverización de materiales de filmación no se vea afectado por la colisión, el bloqueo y la interferencia de un gran número de Las moléculas de gas en la atmósfera y los efectos adversos de las impurezas en la atmósfera serán eliminados.

 

(2) varias tecnologías de recubrimiento requieren una fuente u objetivo de evaporación para convertir el material de fabricación de película de evaporación en gas. Debido a la mejora continua de la fuente o el objetivo, el rango de selección de materiales de filmación se ha ampliado considerablemente. No importa el metal, la aleación de metal, el compuesto intermetálico, el material cerámico o orgánico, todos los tipos de película de metal y película dieléctrica pueden vaporizarse y recubrirse, y la película de múltiples capas puede obtenerse al vapor y revestimiento de diferentes materiales al mismo tiempo.

 

(3) el espesor de la película de evaporación o pulverización catódica se puede medir y controlar con precisión en el proceso de formación de la película con la pieza de trabajo a ser plateada, a fin de garantizar la uniformidad del espesor de la película.

(4) cada película puede controlar con precisión la composición y la fracción de masa del gas residual en la cámara de recubrimiento a través de una válvula de ajuste fino, para evitar la oxidación de los materiales de evaporación, reducir la fracción de masa de oxígeno al mínimo, pero también puede llenarse con gas inerte, etc., lo que es imposible de lograr para revestimiento húmedo.

 

(5) Debido a la mejora continua de los equipos de recubrimiento, el proceso de recubrimiento se puede lograr de manera continua, lo que mejora en gran medida el rendimiento de los productos y el proceso de producción de contaminación ambiental.

(6) dado que la película se fabrica en condiciones de vacío, la película tiene una alta pureza, buena compacidad y superficie brillante sin ningún procesamiento adicional, lo que hace que las propiedades mecánicas y químicas de la película sean mejores que las películas de galvanoplastia y químicas.

 

Método común

 

Los métodos de recubrimiento al vacío son muchos, incluyendo:

(1) evaporación al vacío: el sustrato a recubrir debe limpiarse y colocarse en la cámara de recubrimiento. Después de ser evacuado, el material de la membrana se calentará a una temperatura alta para hacer que el vapor alcance aproximadamente 13.3pa y las moléculas de vapor volarán a la superficie del sustrato y se coagularán para formar la película.

(2) bombardeo catódico: colocar el sustrato de recubrimiento opuesto al cátodo, el acceso al gas inerte, como el argón, tiene que estar en el interior, para mantener la presión entre 1.33 y 13.3 Pa, el cátodo se puede conectar a una fuente de alimentación de 2000 v CC , y estimular la descarga luminosa, el cátodo de colisión de iones de argón cargado positivamente, hace su inyección atómica, formando chispas de los átomos por la membrana en la atmósfera inerte al sustrato.

(3) deposición química de vapor: el proceso de depósito de películas delgadas por descomposición térmica de compuestos metálicos seleccionados o compuestos orgánicos.

(4) revestimiento iónico: de hecho, el revestimiento iónico es una combinación orgánica de evaporación al vacío y pulverización catódica, que tiene características técnicas

 

Composición del sistema

 

1. La cámara de vacío.

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El equipo de revestimiento tiene principalmente dos formas de línea de producción de revestimiento continuo y máquina de revestimiento de cámara única, fabricación de material de acero inoxidable, soldadura con arco de argón, tratamiento de pulido químico de superficie, componentes de la cámara de vacío, interfaz de brida de soldadura de diversas especificaciones.

 

2. parte de adquisición de vacío

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La adquisición de vacío es una parte importante de la tecnología de vacío. La adquisición de vacío no es un equipo de vacío y los métodos pueden lograrse, debe ser una combinación de varias bombas, tales como bomba mecánica, bomba de raíces, sistema de bomba molecular.

 

3. parte de medición de vacío

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La parte de medición de vacío del sistema de vacío es medir la presión en la sala de vacío. Al igual que las bombas de vacío, ningún medidor de vacío puede medir todo el rango de vacío, por lo que las personas fabrican muchos tipos de medidores de vacío según diferentes principios y requisitos. Como el medidor de termopar, medidor de ionización, medidor de pirani y así sucesivamente.

 

4. Parte de la fuente de alimentación

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La fuente de alimentación de destino incluye principalmente la fuente de alimentación de CC, si la fuente de alimentación, la fuente de alimentación de impulsos, la fuente de alimentación de RF (RF), los fabricantes de fuentes de alimentación comunes tienen AE, ADL, Hotinger, etc.

 

5. Sistema de entrada de gas de proceso.

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Los gases de proceso, tales como argón (Ar), criptón (Kr), nitrógeno (N2), acetileno (C2H2), metano (CH4), hidrógeno (H2), oxígeno (O2), etc., son generalmente suministrados por el cilindro, a través de la válvula reductora de presión de gas, la válvula de globo de gas, la tubería, el medidor de flujo de gas, la válvula electromagnética, la válvula piezoeléctrica y luego a la cámara de vacío. La ventaja de este sistema de entrada de gas es que la tubería es simple, brillante, fácil de reparar o reemplazar el cilindro. Cada máquina de recubrimiento no se afecta entre sí. También hay casos en los que varias máquinas de revestimiento comparten un conjunto de cilindros, que se pueden ver en algunos talleres de revestimiento más grandes. Su ventaja es, reducir el cilindro de gas para ocupar la dosis, el plan unificado, el diseño unificado. La desventaja es que el número de conexiones aumenta la posibilidad de fugas de aire. Y, cada máquina de recubrimiento interferirá entre sí, una fuga en la tubería de la máquina de recubrimiento puede afectar la calidad de otros productos de la máquina de recubrimiento. Además, al reemplazar el cilindro de gas, debe asegurarse de que todas las máquinas estén en un estado sin gas.

 

6. Pieza de transmisión mecánica.

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El recubrimiento requiere un espesor uniforme alrededor del recubrimiento, por lo que debe haber tres rotaciones en el proceso de recubrimiento para cumplir con los requisitos. Es decir, cuando se requiere que la mesa de la pieza de trabajo grande gire (I), la mesa de apoyo de la pieza de trabajo pequeña también gira (II), y la pieza de trabajo en sí misma puede girar simultáneamente (III). En el diseño mecánico, generalmente se encuentra en el centro de la parte inferior de la mesa giratoria de piezas grandes para un engranaje de conducción grande, rodeado por una serie de engranajes estrella pequeños que se engranan con ella, si desea lograr la rotación del producto, generalmente use un tenedor para marcar La rotación de la pieza.

 

7. Partes de calentamiento y temperatura.

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El equipo de recubrimiento generalmente tiene diferentes posiciones del calentador, la medición del termopar y la temperatura de control. Sin embargo, dado que la posición de sujeción del termopar es diferente de la de la pieza de trabajo, la lectura de temperatura no puede ser la temperatura real de la pieza de trabajo. Para medir la temperatura real de la pieza de trabajo, hay muchas maneras, puede instalar un papel de prueba de alta temperatura o un medidor de termopar en la pieza de trabajo.

 

8. Fuentes de evaporación y pulverización de iones.

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La fuente de evaporación de las placas de arco múltiple es generalmente la torta redonda, comúnmente conocida como blanco de torta redonda, pero también un objetivo de arco múltiple rectangular. El asiento de destino está equipado con un imán. Al mover el imán hacia adelante y hacia atrás, la intensidad del campo magnético se puede cambiar y la velocidad de movimiento y la pista del punto de arco se pueden ajustar. Para reducir la temperatura del objetivo y el asiento objetivo, el asiento objetivo debe alimentarse continuamente con agua de refrigeración. Para garantizar la alta conductividad y la conductividad térmica entre el objetivo y el asiento del objetivo, se pueden agregar juntas de estaño entre el objetivo y el asiento del objetivo. Las películas de pulverización magnetrónica generalmente usan un cátodo de pulverización catódica rectangular o cilíndrica.

 

9. Sistema de refrigeración por agua.

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Generalmente por la torre de agua fría, máquina de agua helada, bomba de agua, etc.

 

10. Sistema de control industrial.

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