Vaak voorkomende storingen van vacuümcoatingsmachines en onderhoudsstrategieën

Vacuümcoatingtechnologie, als kerntechnologie op het gebied van precisieproductie, wordt veel toegepast in de elektronica-, optica-, auto-, lucht- en ruimtevaartindustrie en andere sectoren. Het deponeert metalen, niet-metalen en andere materialen op het oppervlak van substraten in een vacuümomgeving, waardoor films met slijtvastheid, corrosiepreventie en optische eigenschappen worden gevormd. Vacuümcoatingmachines zijn de sleutelapparatuur voor het realiseren van dit proces, met complexe structuren en hoge precisie-eisen. Ze omvatten meerdere kernmodules zoals vacuümsystemen, coatingsystemen, elektrische controlesystemen en hulpsystemen. Tijdens langdurige zware belasting, beïnvloed door factoren zoals omgeving, bediening en slijtage, is de apparatuur gevoelig voor diverse storingen, die niet alleen de coatingkwaliteit en productie-efficiëntie beïnvloeden, maar ook de levensduur van de apparatuur kunnen verkorten. Daarom is een diepgaande analyse van de veelvoorkomende storingen van vacuümcoatingmachines en de formulering van wetenschappelijke en gestandaardiseerde onderhoudsstrategieën van groot belang voor het waarborgen van stabiele productie en het verlagen van de operationele en onderhoudskosten.

Dit artikel analyseert systematisch, gebaseerd op het werkingsprincipe en praktische toepassingsscenario's van vacuümcoatingmachines, de manifestaties, oorzaken en oplossingen van diverse veelvoorkomende storingen, en vat uitgebreide onderhoudspunten samen. Het biedt referenties voor relevante operators en onderhoudspersoneel, en helpt bij het verbeteren van de stabiliteit van de apparatuurbediening en de productie-efficiëntie.

De kernwerkingslogica van de vacuümcoatingmachine is het verlagen van de druk in de afgesloten vacuümkamer tot het vereiste vacuümniveau via de vacuümpompengroep. Vervolgens wordt, met behulp van methoden zoals verdamping, sputtering en ionenplating, het coatingmateriaal omgezet in een gasvormige of plasmatoestand, waardoor het uniform op het substraatoppervlak wordt afgezet en een dichte film wordt gevormd. De normale werking van de apparatuur is afhankelijk van de afdichtingsprestaties van het vacuümsysteem, de stabiliteit van het coatingsysteem, de nauwkeurigheid van het elektrische controlesysteem en de coördinatie van de hulpsystemen. Elke abnormaliteit in een module zal leiden tot apparatuurstoringen of ondermaatse coatingkwaliteit.

De storingen van de vacuümcoatingmachine treden voornamelijk op in vier hoofdmodules: het vacuümsysteem, het coatingsysteem, het elektrische controlesysteem en het hulpsysteem. Onder deze hebben de storingen van het vacuümsysteem en het coatingsysteem de hoogste frequentie en beïnvloeden ze direct het proceseffect. Daarom moeten ze speciale aandacht krijgen.

Het vacuümsysteem is het kerndeel van een vacuümcoatingmachine. De hoofdfunctie is het handhaven van een hoge vacuümomgeving binnen de kamer, wat zorgt voor een soepele afzetting van het coatingmateriaal en de impact van luchtverontreinigingen op de kwaliteit van de filmlaag minimaliseert. Veelvoorkomende storingen omvatten het niet bereiken van het ingestelde vacuümniveau, een plotselinge daling van het vacuümniveau en het onvermogen om de vacuümpomp te starten.

Dit is de meest voorkomende storing in het vacuümsysteem, gemanifesteerd als de vacuümmeter die een waarde aangeeft die consequent hoger is dan de procesvereisten na het starten van de apparatuur, en die niet in staat is de hoge vacuümtoestand te bereiken die nodig is voor het coaten. De belangrijkste oorzaken zijn:

• veroudering, scheuren of onjuiste installatie van de afdichtring, wat resulteert in slechte afdichting van de holte en luchtlekkage;
• losse pijpverbindingen of kleine scheuren die vacuümlekkage veroorzaken;
• naaldgaten, lasdefecten of ernstige interne vervuiling op de wand van de vacuümkamer die de efficiëntie van de vacuümafzuiging beïnvloeden;
• vervuiling, onvoldoende olieniveau of slijtage van pompbodycomponenten in de vacuümpomp, leidend tot een afname van de vacuümpompcapaciteit;
• vervuiling, schade of ongeldige kalibratie van de meetbuis, wat resulteert in afleesafwijkingen.

Oplossing:

• Controleer eerst de afdichtring. Reinig de afdichtring regelmatig en vervang deze elke 6-12 maanden. Zorg voor een strakke en onbeschadigde pasvorm tijdens de installatie.
• Gebruik een heliummassaspectrometer lekdetector om de lekpunten te lokaliseren, losse leidingen aan te draaien, scheuren, naaldgaten, enz. te repareren en opnieuw te controleren op lekken na reparatie.
• Reinig regelmatig de resterende coatingmaterialen en onzuiverheden op de binnenwand van de vacuümkamer. Voer indien nodig druktesten uit.
• Controleer het olieniveau en de kwaliteit van de vacuümpomp. Vervang de vacuümpompolie elke 200-500 werkuren, waarbij het olieniveau boven de schaalstreep wordt gehouden. Als de pompbodycomponenten versleten zijn, repareer of vervang ze dan tijdig.
• Reinig de vacuümmeterbuis regelmatig. Kalibreer deze eens per 12 maanden. Vervang deze onmiddellijk indien beschadigd.

Dit wordt gemanifesteerd als een scherpe daling van het vacuümniveau tijdens de werking van de apparatuur, die niet voldoet aan de procesvereisten. Het gaat vaak gepaard met defecten zoals pinholes en kleurvlekken in de coatinglaag. De belangrijkste oorzaken zijn:

• storing van de pompbody, zoals oververhitting van de diffusiepomp of vastlopen van de rotor van de mechanische pomp;
• ernstige vervuiling in de vacuümkamer, waarbij de verdamping van resterende stoffen leidt tot een toename van gas;
• onvoldoende koelwaterstroom, waardoor de pompbody oververhit raakt en de efficiëntie van de vacuümafzuiging wordt beïnvloed;
• schade aan de afdichtingspakkingen bij het waterpad van de verdampingsbron en het afdichtingsgebied van de hoogspannings elektrode, wat resulteert in lekkage;
• storing van hoge kleppen, voor kleppen, enz., wat afdichtingsfalen veroorzaakt.

Oplossing:

• Schakel onmiddellijk alle verwarmingsbronnen uit, start stikstof om het vacuüm te breken en wacht tot de kamer is afgekoeld voordat u met de probleemoplossing begint;
• Controleer de bedrijfsstatus van de vacuümpomp, reinig de diffusiepomp jaarlijks en vervang de speciale olie. Als de mechanische pomp vastloopt of abnormale geluiden maakt, demonteer en repareer deze dan tijdig;
• Reinig de vacuümkamer regelmatig. Na elke 50 coatingcycli, voer argon ionenetsing uit op de kamer om resterende verontreinigingen te verwijderen;
• Controleer het koelwatercircuit om ervoor te zorgen dat de stroom niet minder is dan 5L/min, maak de blokkades in de leiding vrij en zorg voor de normale werking van het koelsysteem;
• Vervang de beschadigde afdichtingspakking, inspecteer en onderhoud de kleppen om een betrouwbare afdichting te garanderen.

Dit wordt gemanifesteerd als geen reactie van de pompbody na het indrukken van de startknop, en het kan niet in de vacuümafzuigtoestand komen. De belangrijkste oorzaken zijn:

• stroomuitval, zoals instabiele spanning, kortsluiting in het circuit of gesmolten zekering;
• motorschade of geactiveerde oververhittingsbeveiliging;
• ernstige vervuiling van de olie in de pomp of onvoldoende olieniveau, wat resulteert in het vastlopen van de pompbody;
• storingen in relais en contactors, met doorgebrande of vastgelopen contacten.

Oplossing:

• Controleer eerst de stroomkabels en spanningsstabiliteit. Zorg ervoor dat de spanningsfluctuatie binnen ±5% ligt. Vervang de doorgebrande zekeringen.
• Als de motor oververhit is, wacht dan tot de pompbody is afgekoeld en start deze opnieuw. Als de motor beschadigd is, vervang deze dan tijdig.
• Controleer het olieniveau en de kwaliteit van de vacuümpomp. Vervang de vervuilde vacuümpompolie en vul deze bij tot het standaardniveau.
• Controleer de relais en contactors. Repareer of vervang defecte componenten om een normale circuitgeleiding te garanderen.

Het coatingsysteem is verantwoordelijk voor het omzetten van het coatingmateriaal in een gasvormige of plasmatoestand en het afzetten ervan op het substraatoppervlak. De storingen manifesteren zich voornamelijk als niet-naleving van de kwaliteitsnormen van de coatinglaag, zoals loslaten van de coatinglaag, ongelijke dikte en verslechtering van de coatingkwaliteit, wat direct de acceptatiegraad van de producten beïnvloedt.

Dit wordt gemanifesteerd als de scheiding van de filmlaag van het substraatoppervlak en het afbladderen in grote plekken, met extreem slechte hechting. De belangrijkste oorzaken zijn:

• vervuiling van het substraatoppervlak, zoals de aanwezigheid van olievlekken, vocht, stof en andere onzuiverheden;
• onvoldoende bakken en reinigen van het substraat voor het coaten, wat resulteert in een oxidelaag op het substraatoppervlak;
• overmatige spanning in de filmlaag, die niet overeenkomt met de thermische uitzettingscoëfficiënt van het substraat;
• afwijking van de positie van de verdampingsbron en de sputterdoelwit, wat leidt tot ongelijke afzetting van de filmlaag;
• en abnormale werking van de ionenbron, met onvoldoende reiniging door voorbombardement.

Oplossing:

• Versterk de voorbehandeling van het substraat, gebruik ultrasone reiniging (gedeïoniseerd water + alcohol) gecombineerd met ionenbombardement (bias -800V tot -1200V, duur 5-15 minuten) om ervoor te zorgen dat de reinheid van het substraatoppervlak atomair niveau bereikt;
• Voor het coaten, bak het substraat volledig, verwarm het metalen substraat tot 150-200°C om interne spanningen te ontlasten, en controleer het plastic substraat onder 80°C om vervorming te voorkomen;
• Optimaliseer procesparameters, pas de matching tussen het coatingmateriaal en het substraat aan om de spanning van de filmlaag te verminderen;
• Pas de positie van de verdampingsbron en het doelwit aan, zorg voor uitlijning met het midden van het substraat, gebruik gereedschapsarmaturen om het substraat te fixeren, vermijd obstructie;
• Controleer de bedrijfsstatus van de ionenbron om ervoor te zorgen dat de voorbombardementsreiniging vóór het coaten volledig is.

Dit wordt gemanifesteerd als een afwijking van meer dan ±5% in de dikte van de membraanlaag op hetzelfde substraatoppervlak of op verschillende substraatoppervlakken, wat niet voldoet aan de procesvereisten. De belangrijkste oorzaken zijn:

• afwijking van de depositiebron of instabiele rotatiesnelheid van de smeltkroes;
• het substraat is niet stevig gefixeerd of is geblokkeerd, storing van het roterende mechanisme;
• interferentie van magnetische en elektrische velden die bundelafbuiging veroorzaken;
• storing van de kalibratie van de diktemeter (kristalbesturingsinstrument), afwijking van de positie van de sonde of vervuiling;
• fluctuaties in procesparameters, zoals instabiele verdampingssnelheid en ongelijke gasstroom.

Oplossing:

• Pas de positie van de depositiebron aan om deze uit te lijnen met het midden van het substraat, controleer de rotatiesnelheid van de smeltkroes, repareer eventuele storingen in het roterende mechanisme;
• Gebruik gereedschapsarmaturen om het substraat vast te zetten, vermijd obstructies en zorg voor een uniforme rotatie van het substraat;
• Controleer de parameters van de elektromagnetische spoelen, optimaliseer de bundelbaan en verminder elektromagnetische interferentie;
• Kalibreer het kristalcontrollerinstrument per kwartaal met behulp van standaard filmdiktesheets, reinig het sondeoppervlak en pas de sonde aan de optimale positie van 5-10 cm van het substraat aan;
• Stabiliseer de voedingsspanning om een stabiele verdampingssnelheid en gasstroom te garanderen, en controleer de nauwkeurigheidsfout van de gasstroommeter binnen ±1%.

Dit wordt gemanifesteerd als pinholes, kleurvlekken, waas en andere defecten op de filmlaag, en de prestatie-indicatoren zoals glans, hardheid en slijtvastheid voldoen niet aan de normen. De belangrijkste oorzaken zijn:

• de vacuümkamer is niet volledig geëvacueerd en er zijn resterende onzuiverheden zoals waterdamp en zuurstof;
• luchtlekkage tijdens het coatingproces leidt tot gasvervuiling;
• het filmmateriaal absorbeert vocht of bevat onzuiverheden, en verontreinigingen worden gegenereerd tijdens verdamping en sputtering;
• het filament en het straalsysteem zijn abnormaal, wat resulteert in onvoldoende ionisatie van het coatingmateriaal;
• het verwarmingssysteem faalt, waardoor de substraattemperatuur de ingestelde waarde niet bereikt of te veel fluctueert.

Oplossing:

• Voer vóór het coaten de vacuümkamer tot een druk van ≤ 5*10⁻⁴ Pa en voer bakken uit om het restgas in de vacuümkamer te verwijderen;
• inspecteer alle afdichtingsinterfaces, vervang verouderde afdichtingscomponenten om luchtlekkage te voorkomen;
• smelt het coatingmateriaal voor in de vacuümkamer voor gebruik om vocht en onzuiverheden te verwijderen, en selecteer gekwalificeerde pure coatingmaterialen;
• controleer de filamentconditie, vervang doorgebrande of verouderde filamenten, zorg ervoor dat de installatiepositie gecentreerd is, reset de straalbegrenzer naar nul na voorverwarming en start vervolgens;
• inspecteer de verwarmingselementen, temperatuurregelaar en thermokoppel, repareer kortsluitingen of slechte contacten, stem de PID-parameters van de temperatuurregelaar opnieuw af, pas het thermokoppel aan de centrale positie van het substraat aan en kalibreer jaarlijks.

Het elektrische controlesysteem is het "brein" van de vacuümcoatingmachine, verantwoordelijk voor het coördineren van de werking van verschillende modules. De storingen manifesteren zich voornamelijk als het niet reageren van het bedieningspaneel, abnormale parameterweergave en programmaverlies, wat resulteert in het onvermogen van de apparatuur om normaal te functioneren.

Als het bedieningspaneel niet reageert of de parameterweergave abnormaal is, wordt dit meestal veroorzaakt door de besturingskaart die vochtig is of bedekt met stof, de sensorverbinding die los of beschadigd is, of het vastlopen van het softwareprogramma. Oplossing: Reinig de schakelkast regelmatig met droge perslucht om te voorkomen dat de besturingskaart vochtig wordt en stof ophoopt; controleer de sensorkabels, repareer losse connectoren en vervang defecte sensoren; start het systeem opnieuw op of installeer de besturingssoftware opnieuw om de normale programmawerking te herstellen. Wanneer het programma buiten controle is en de procesparameters niet kunnen worden aangepast, wordt dit meestal veroorzaakt door een storing van de PLC industriële computer, communicatieonderbreking of storing van de omvormer. Oplossing: Controleer de PLC-bedrijfsstatus, los communicatiekabels op, repareer communicatieonderbrekingen; controleer de omvormer, onderzoek alarminformatie zoals overbelasting, overspanning, overstroom en repareer of vervang defecte componenten.

De hulpsystemen omvatten het koelsysteem, het gastoevoersysteem, enz. Hoewel ze niet direct deelnemen aan het kernproces van het coaten, zijn ze cruciaal voor de normale werking van de apparatuur en de kwaliteit van de coating. Veelvoorkomende storingen zijn als volgt:

Dit wordt gemanifesteerd als oververhitting van de pompbody, het doelwit materiaal en verwarmingscomponenten tijdens de werking van de apparatuur, en zelfs het activeren van oververhittingsbeveiliging en het stoppen van de machine. De belangrijkste oorzaken zijn:

• te laag waterniveau in het koelwater, slechte waterkwaliteit die leidt tot verminderde koel efficiëntie;
• verstopping of knikken van de koelleiding, slechte waterstroom;
• pompschade, geblokkeerde warmtewisselaar;
• onjuiste klepopening of accidentele sluiting.

Oplossingen:

• Controleer regelmatig het waterniveau van het koelwater, vul het koelwater bij en vervang het koelwater regelmatig om algengroei en kalkaanslag te voorkomen;
• verwijder de blokkades in de koelleiding, maak de geknikte leidingen recht om een soepele waterstroom te garanderen;
• controleer de bedrijfsstatus van de pomp, repareer of vervang de defecte pomp, en reinig de blokkades in de warmtewisselaar;
• controleer de openingsgraad van de kleppen om ervoor te zorgen dat ze volledig open zijn.

Dit manifesteert zich als een instabiele procesgasstroom en onvermogen tot toevoer, wat resulteert in onderbreking van het coatingproces of afwijking in de samenstelling van de filmlaag. De belangrijkste oorzaken zijn:

• storing of schade van de kalibratie van de massastroomregelaar (MFC);
• verstopping of lekkage van het gaspad;
• onvoldoende gaszuiverheid en storing van de drukreduceerklep.

Oplossingen:

• Kalibreer de massastroomregelaar regelmatig, repareer of vervang defecte componenten;
• inspecteer het gaspad, verwijder blokkades, identificeer en draai lekkende punten aan;
• selecteer procesgas met gekwalificeerde zuiverheid, controleer de drukreduceerklep en zorg voor een stabiele druk.

Het onderhoud van vacuümcoatingmachines moet het principe van "preventie eerst, combinatie van preventie en behandeling" volgen. Door dagelijks onderhoud, regelmatig onderhoud en speciaal onderhoud kunnen potentiële storingen tijdig worden gedetecteerd, waardoor de levensduur van de apparatuur wordt verlengd en een stabiele productie wordt gewaarborgd. Het onderhoudswerk moet alle modules van de apparatuur omvatten, met bijzondere aandacht voor slijtagegevoelige componenten en kernsystemen.

1. Inspectie voor ingebruikname:
   • Controleer of de voeding en bedrading van de apparatuur normaal zijn en of er schade of loszittende onderdelen zijn;
   • Controleer het olieniveau en de kwaliteit van de vacuümpomp, zorg ervoor dat het olieniveau binnen de standaard schaal valt en de olie helder is zonder troebelheid;
   • Controleer of de afdichtringen intact en schoon zijn, en of er sprake is van veroudering of schade;
   • Controleer het koelsysteem om ervoor te zorgen dat het koelwater voldoende is en de waterstroom soepel is;
   • Controleer het gastoevoersysteem om ervoor te zorgen dat de gasdruk stabiel is en er geen lekkage is in het gaspad;
   • Controleer de parameters van het bedieningspaneel om te bevestigen dat de apparatuur in een normale stand-by modus staat.
2. Onderhoud na uitschakeling:
   • Schakel alle voedingen, gasafsluiters en koelwaterkleppen van de apparatuur uit;
   • Reinig de binnenwanden van de vacuümkamer, de werkstukhouder en het observatievenster, gebruik een pluisvrije doek gedrenkt in isopropylalcohol om resterende coatingmaterialen en onzuiverheden te verwijderen;
   • Reinig het stof op het oppervlak van de apparatuur, organiseer de circuits en leidingen;
   • Registreer de bedrijfsstatus, storingen en procesparameters van de apparatuur, en stel een operationeel bestand op.

1. Wekelijks onderhoud:
   • Controleer de bedrijfsconditie van de vacuümpomp, luister naar abnormale geluiden of trillingen van de pompbody, en reinig het stof van het oppervlak van de pompbody;
   • Inspecteer de afdichtingen, reinig de afdichtringen met watervrije ethanol, breng speciale smeervet aan om de afdichtingsprestaties te verbeteren;
   • Controleer de koelleiding, maak de blokkades in het filter vrij;
   • Inspecteer de basisarmaturen om ervoor te zorgen dat ze stevig zijn bevestigd en zonder vervorming.
2. Maandelijks onderhoud:
   • Vervang de vacuümpompolie en reinig de interne onzuiverheden van de pompbody;
   • inspecteer de vacuümmeterbuis, reinig en kalibreer deze;
   • controleer de verwarmingselementen en thermokoppels om een veilige verbinding en normale werking te garanderen;
   • reinig de gasleidingen en identificeer eventuele lekkagepunten;
   • voer een grondige reiniging van de vacuümkamer uit, en voer indien nodig argon ionenetsing uit.
3. Onderhoud per kwartaal:
   • Inspecteer de verdampingsbron en de toestand van het doelwit materiaal, vervang versleten of uitgeputte doelwit materialen en verdampingskroesjes;
   • Kalibreer de filmdikteter en massastroomregelaar om nauwkeurigheid te garanderen;
   • Controleer het elektrische controlesysteem, reinig de besturingskaarten en sensoren, en draai de bedradingsverbindingen aan;
   • Controleer het koelsysteem, reinig de interne afzettingen in de warmtewisselaar en vervang de verouderde koelwaterleidingen.
4. Jaarlijks onderhoud:
   • Voer een uitgebreide demontage-inspectie van de apparatuur uit, vervang versleten afdichtingen, lagers, filamenten en andere gemakkelijk te beschadigen componenten;
   • inspecteer de interne rotors en bladen van de vacuümpomp, repareer versleten onderdelen;
   • kalibreer alle instrumenten en meters om nauwkeurige parameters te garanderen;
   • voer testritten zonder belasting en procesvalidaties uit op de apparatuur om ervoor te zorgen dat deze voldoet aan de prestatie-eisen;
   • bied professionele training aan operators om de bedieningsprocedures te standaardiseren.

1. Speciaal onderhoud voor slijtagegevoelige componenten:
   • Componenten die gevoelig zijn voor slijtage, zoals afdichtringen, filamenten, doelwit materiaal, verdampingsboot, enz., moeten worden opgeslagen met reserveonderdelen op basis van het gebruiksfrequentie en de slijtageconditie, en tijdig worden vervangen om stilstand van de apparatuur te voorkomen als gevolg van componentbeschadiging;
   • Controleer regelmatig de installatiecondities van de componenten om een correcte installatie te garanderen en storingen te voorkomen die worden veroorzaakt door onjuiste installatie.
2. Onderhoud onder speciale omstandigheden:
   • Voor apparatuur die werkt in omgevingen met hoge temperatuur, hoge luchtvochtigheid en stof, moet de onderhoudscyclus worden verkort, en moeten verbeterde afdichtingsbescherming en reinigingswerkzaamheden worden uitgevoerd;
   • de inspectiefrequentie van koelsystemen en vacuümsystemen moet worden verhoogd om apparatuurstoringen veroorzaakt door omgevingsfactoren te voorkomen;
   • regelmatige vocht- en stofbestendige behandelingen moeten op de apparatuur worden uitgevoerd om de interne droogheid en reinheid te garanderen.

1. Voor onderhoud,

   moeten alle voedingen van de apparatuur worden losgekoppeld, moeten gasafsluiters worden gesloten en moet de druk in de vacuümkamer worden vrijgelaten om ervoor te zorgen dat de apparatuur in een veilige toestand verkeert. Wacht tot de componenten op hoge temperatuur zijn afgekoeld voordat u met de werkzaamheden begint om brandwonden te voorkomen.

2. Tijdens het onderhoudsproces,

   moeten operators beschermende handschoenen, brillen en andere beschermende uitrusting dragen om het spatten van coatingfragmenten en het contact met chemische reagentia te voorkomen.