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真空鍍膜機(jī)
真空鍍膜機(jī)主要指一類需要在較高真空度下進(jìn)行的鍍膜,具體包括很多種類,包括真空離子蒸發(fā),磁控濺射,MBE分子束外延,PLD激光濺射沉積等很多種。主要思路是分成蒸發(fā)和濺射兩種。
需要鍍膜的被稱為基片,鍍的材料被稱為靶材。(1)金黃色的,是在刀具上涂鍍了TiN、ZrN涂層,TiN是第1代應(yīng)用廣泛的硬質(zhì)層材料。 基片與靶材同在真空腔中。蒸發(fā)鍍膜一般是加熱靶材使表面組分以原子團(tuán)或離子形式被蒸發(fā)出來。并且沉降在基片表面,通過成膜過程(散點(diǎn)-島狀結(jié)構(gòu)-迷走結(jié)構(gòu)-層狀生長)形成薄膜。 對于濺射類鍍膜,可以簡單理解為利用電子或高能激光轟擊靶材,并使表面組分以原子團(tuán)或離子形式被濺射出來,并且終沉積在基片表面,經(jīng)歷成膜過程,終形成薄膜。
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蒸發(fā)鍍膜
一般是加熱靶材使表面組分以原子團(tuán)或離子形式被蒸發(fā)出來。厚度均勻性主要取決于:
1、基片材料與靶材的晶格匹配程度
2、基片表面溫度
3、蒸發(fā)功率,速率
4. 真空度
5. 鍍膜時(shí)間,厚度大小
組分均勻性:蒸發(fā)鍍膜組分均勻性不是很容易保證,具體可以調(diào)控的因素同上,但是由于原理所限,對于非單一組分鍍膜,蒸發(fā)鍍膜的組分均勻性不好。
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真空鍍膜機(jī)的詳細(xì)結(jié)構(gòu)
高真空鍍膜機(jī),鍍膜機(jī)是目前制作真空條件應(yīng)用為廣泛的設(shè)備。其相關(guān)組成及各部件:機(jī)械泵、增壓泵、油擴(kuò)散泵、冷凝泵、真空測量系統(tǒng).
一、真空主體——真空腔
根據(jù)加工產(chǎn)品要求的各異,真空腔的大小也不一樣,目前應(yīng)用的有直徑1.3M、0.9M、1.5M、1.8M等,腔體由不銹鋼材料制作,要求不生銹、堅(jiān)實(shí)等,真空腔各部分有連接閥,用來連接各抽氣泵浦。
二、輔助抽氣系統(tǒng)
此排氣系統(tǒng)采用“擴(kuò)散泵 機(jī)械泵+羅茨泵+低溫冷阱+polycold”組成
排氣流程為:機(jī)械泵先將真空腔抽至小于2.0*10-2PA左右的低真空狀態(tài),為擴(kuò)散泵后繼抽真空提供前提,之后當(dāng)擴(kuò)散泵抽真空腔的時(shí)候,機(jī)械泵又配合油擴(kuò)散泵組成串聯(lián),以這樣的方式完成抽氣動(dòng)作。
排氣系統(tǒng)為鍍膜機(jī)真空系統(tǒng)的重要部分,主要有由機(jī)械泵、增壓泵(主要介紹羅茨泵)、油擴(kuò)散泵三大部分組成。
機(jī)械泵:也叫前級(jí)泵,機(jī)械泵是應(yīng)用廣泛的一種低真空泵,它是用油來保持密封效果并依靠機(jī)械的方法不斷的改變泵內(nèi)吸氣空腔的體積,使被抽容器內(nèi)氣體的體積不斷膨脹從而獲得真空。
機(jī)械泵有很多種,常用的有滑閥式(此主要應(yīng)用于大型設(shè)備)、活塞往復(fù)式、定片式和旋片式(此目前應(yīng)用廣泛,本文主要介紹)四種類型。
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真空鍍膜機(jī)的真空室設(shè)計(jì)方法
真空鍍膜技術(shù)是在真空條件下采用物理或者化學(xué)方法,使物體表面獲取所需膜體,真空鍍膜技術(shù)根據(jù)其采用方法的不同科分成蒸發(fā)鍍、濺射鍍、離子鍍、束流沉積以及分子束外延等,這次分析的鍍膜設(shè)備采用的是磁控濺射鍍膜。
真空室是真空設(shè)備的一個(gè)主要組成部位,真空鍍膜設(shè)備真空室設(shè)計(jì)主要考慮的就是密封性和可靠性,結(jié)構(gòu)必須要合理,真空設(shè)備的材料生產(chǎn)都是在真空室內(nèi)進(jìn)行的,材料對真空度的影響要小,設(shè)計(jì)不能馬虎,要注意一些問題。
使用磁控濺射的真空鍍膜機(jī)一般采用的是圓筒主體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)上要保證快速抽空,因氣袋會(huì)緩慢的放氣,因此要避免出現(xiàn)隔離孔穴,真空系統(tǒng)上端會(huì)加裝磁控濺射槍,為了使真空室和元件有足夠的強(qiáng)度,保證在外部和內(nèi)部的作用力下不產(chǎn)生形狀的變化,厚度需要足夠。
焊接是真空室制造中的一道關(guān)鍵工序,保證焊接之后的真空室不會(huì)產(chǎn)生漏氣現(xiàn)象,須合理設(shè)計(jì)焊接結(jié)構(gòu),提高焊接質(zhì)量,處在超高真空的內(nèi)壁粗糙度要拋光使室外室內(nèi)表面很光潔,須特別注意的是需做好防止生銹的措施。
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