Η επίστρωση κεραμικών κούπες με κενό είναι μια διαδικασία κατά την οποία μεταλλικοί ή σύνθετοι στόχοι εναποτίθενται στην επιφάνεια του σώματος της κούπας μέσω της τεχνολογίας φυσικής εναπόθεσης ατμών (PVD) σε περιβάλλον κενού, σχηματίζοντας διακοσμητικά (όπως μεταλλική λάμψη, χρώμα διαβάθμισης) ή λειτουργικά (όπως ανθεκτικό στην φθορά, υδρόφοβο) στρώματα φιλμ. Χρησιμοποιείται κυρίως για την ενίσχυση της υφής και της ανθεκτικότητας των κούπων. Οι κοινές διεργασίες περιλαμβάνουν την εκτόξευση μαγνητρονίου και την επίστρωση εξάτμισης κενού.
I. Βασική προϋπόθεση: Προεπεξεργασία κεραμικών υποστρωμάτων
Τα κεραμικά είναι μη μεταλλικά υλικά με λεία επιφάνεια και ισχυρή χημική σταθερότητα. Η άμεση επίστρωση είναι επιρρεπής στην αποκόλληση του φιλμ, επομένως η προεπεξεργασία είναι ένα βασικό βήμα.
Καθαρισμός και αφαίρεση ακαθαρσιών
Πρώτον, χρησιμοποιήστε υπερηχητικό καθαρισμό για να αφαιρέσετε λεκέδες λαδιού, σκόνη και υπολειμματική κεραμική σκόνη στην επιφάνεια του σώματος του φλιτζανιού. Ξεπλύνετε ξανά με απιονισμένο νερό, στεγνώστε και στη συνέχεια τοποθετήστε το στο θάλαμο κενού για να αποφύγετε ακαθαρσίες που επηρεάζουν την πρόσφυση του στρώματος φιλμ.
Ενεργοποίηση πλάσματος
Εισάγετε αέριο αργού στον θάλαμο κενού και ενεργοποιήστε την πηγή ιόντων για να δημιουργήσετε πλάσμα. Τα ιόντα αργού υψηλής ενέργειας βομβαρδίζουν την κεραμική επιφάνεια, χαράζουν μικροσκοπικές κοιλότητες, αυξάνουν την τραχύτητα της επιφάνειας (σχηματίζοντας ένα «φαινόμενο αγκύρωσης») και ταυτόχρονα αφαιρούν το στρώμα οξειδίου της επιφάνειας, ενεργοποιώντας την επιφάνεια του υποστρώματος και θέτοντας τα θεμέλια για την επακόλουθη επίστρωση.
Εναπόθεση μεταβατικού στρώματος (προαιρετικό)
Για σενάρια που απαιτούν υψηλή πρόσφυση, ένα μεταλλικό μεταβατικό στρώμα (όπως τιτάνιο ή χρώμιο) εναποτίθεται πρώτα. Αξιοποιώντας το χημικό δεσμό μεταξύ του μεταβατικού στρώματος και του κεραμικού, χτίζεται μια «γέφυρα» μεταξύ του κεραμικού υποστρώματος και του λειτουργικού στρώματος φιλμ για να αποτραπεί η αποκόλληση του στρώματος φιλμ.
II. Αρχές λειτουργίας των δύο κύριων διαδικασιών επίστρωσης
Επίστρωση εξάτμισης κενού (κατάλληλη για διακοσμητικά μεταλλικά φιλμ, με σχετικά χαμηλό κόστος)
Αυτή η διαδικασία περιλαμβάνει τη θέρμανση του υλικού στόχου για να εξατμιστεί σε αέρια άτομα, τα οποία στη συνέχεια συμπυκνώνονται σε ένα φιλμ στην επιφάνεια των κεραμικών χαμηλής θερμοκρασίας. Χρησιμοποιείται συχνά για την παρασκευή μεταλλικών στρωμάτων λάμψης όπως χρυσός και ασήμι.
- Αφαίρεση αέρα:Ξεκινήστε το σύστημα κενού και εκκενώστε τον βαθμό κενού της κοιλότητας στο απαιτούμενο επίπεδο 10 −3 έως 10 −4 Pa, μειώνοντας την παρεμβολή σύγκρουσης των μορίων αερίου στα εξατμισμένα άτομα και εξασφαλίζοντας ένα ομοιόμορφο και πυκνό στρώμα φιλμ.
- Θέρμανση εξάτμισης υλικού στόχου:Μεταλλικοί στόχοι όπως αλουμίνιο, χρυσός και χαλκός τοποθετούνται σε μια πηγή εξάτμισης (πηγή εξάτμισης αντίστασης ή πηγή εξάτμισης δέσμης ηλεκτρονίων). Η πηγή εξάτμισης δέσμης ηλεκτρονίων μπορεί να εστιάσει με ακρίβεια τη θερμότητα, αυξάνοντας γρήγορα τη θερμοκρασία του υλικού στόχου στο σημείο βρασμού του και εξατμίζοντάς το σε ατμούς ατόμων μετάλλου υψηλής καθαρότητας.
- Εναπόθεση φιλμ:Οι κεραμικές κούπες σφίγγονται σε μια θήκη τεμαχίου που περιστρέφεται τόσο πάνω όσο και γύρω από τον ήλιο. Ο ατομικός ατμός μετάλλου κινείται σε ευθεία γραμμή σε περιβάλλον κενού και, όταν χτυπά την επιφάνεια της κούπας χαμηλής θερμοκρασίας, συμπυκνώνεται και συσσωρεύεται σταδιακά για να σχηματίσει ένα συνεχές μεταλλικό στρώμα φιλμ. Το πάχος του στρώματος φιλμ μπορεί να ρυθμιστεί (συνήθως 0,1 έως 1μm) ελέγχοντας το χρόνο εναπόθεσης.
Μετά την ολοκλήρωση της επίστρωσης, απενεργοποιήστε την πηγή εξάτμισης και διατηρήστε ένα περιβάλλον κενού για να κρυώσει σε θερμοκρασία δωματίου για να αποφύγετε τη ρωγμή τάσης του στρώματος επίστρωσης λόγω υπερβολικής διαφοράς θερμοκρασίας. Τέλος, εισάγετε αδρανές αέριο στην κοιλότητα για να ανακουφίσετε την πίεση και να αφαιρέσετε το τεμάχιο.
2. Επίστρωση εκτόξευσης μαγνητρονίου (κατάλληλη για εξαιρετικά ανθεκτικά στην φθορά και σύνθετα λειτουργικά φιλμ, με ανώτερη απόδοση)
Αυτή η διαδικασία χρησιμοποιεί πλάσμα για να βομβαρδίσει το υλικό στόχο, προκαλώντας την εκτόξευση των ατόμων του υλικού στόχου και την εναπόθεσή τους στην επιφάνεια του φλιτζανιού. Η πρόσφυση και η αντοχή στη φθορά του στρώματος φιλμ υπερβαίνουν κατά πολύ αυτές της επίστρωσης εξάτμισης και μπορεί να προετοιμάσει σύνθετα στρώματα φιλμ όπως νιτρίδιο τιτανίου (χρυσός) και καρβίδιο τιτανίου (μαύρο).
- Δημιουργία κενού και πλάσματος:Εκκενώστε σε πίεση 10 −2 έως 10 −3 Pa, εισάγεται αέριο αργού και εφαρμόζεται ένα ηλεκτρικό πεδίο υψηλής τάσης. Το αέριο αργού ιονίζεται σε ιόντα αργού και ηλεκτρόνια, σχηματίζοντας πλάσμα.
- Ενισχυμένη εκτόξευση περιορισμού μαγνητικού πεδίου:Ένας μαγνήτης είναι εγκατεστημένος στο πίσω μέρος του υλικού στόχου για να σχηματίσει ένα μαγνητικό πεδίο. Το μαγνητικό πεδίο θα περιορίσει τα ηλεκτρόνια σε σπειροειδή κίνηση, θα παρατείνει τον χρόνο παραμονής τους κοντά στο υλικό στόχο, θα αυξήσει την πιθανότητα σύγκρουσης με μόρια αργού, θα δημιουργήσει περισσότερα ιόντα αργού και θα ενισχύσει σημαντικά την απόδοση εκτόξευσης.
- Εκτόξευση και εναπόθεση ατόμων υλικού στόχου:Τα ιόντα αργού υψηλής ενέργειας βομβαρδίζουν την επιφάνεια του υλικού στόχου και τα άτομα του υλικού στόχου «χτυπιούνται» μέσω μεταφοράς ορμής (διαδικασία εκτόξευσης). Τα εκτοξευμένα άτομα πετούν προς την επιφάνεια των κεραμικών κούπων σε περιβάλλον κενού και εναποτίθενται για να σχηματίσουν ένα πυκνό στρώμα φιλμ. Εάν εισαχθούν αντιδραστικά αέρια όπως άζωτο και μεθάνιο, μπορούν επίσης να αντιδράσουν με εκτοξευμένα άτομα για να σχηματίσουν λειτουργικά στρώματα φιλμ ενώσεων όπως νιτρίδιο τιτανίου και καρβίδιο τιτανίου.
- Μετα-επεξεργασία (προαιρετικό) :Ορισμένες διεργασίες θα υποβληθούν σε ανόπτηση χαμηλής θερμοκρασίας μετά την επίστρωση για να ενισχύσουν περαιτέρω την πρόσφυση μεταξύ του στρώματος φιλμ και του υποστρώματος και να αυξήσουν τη σκληρότητα του στρώματος φιλμ.
III. Χαρακτηριστικά διεργασίας και πλεονεκτήματα εφαρμογής
- Το στρώμα φιλμ έχει εξαιρετική απόδοση:Το στρώμα φιλμ που σχηματίζεται με επίστρωση κενού είναι ομοιόμορφο και πυκνό, χωρίς ελαττώματα όπως χαλάρωση και φλούδα πορτοκαλιού. Η αντοχή στη φθορά μπορεί να φτάσει πάνω από 4H (σκληρότητα μολυβιού) και είναι ανθεκτικό στη διάβρωση από αλκοόλ, οξύ και αλκάλια, καθιστώντας το κατάλληλο για καθημερινή χρήση.
- Φιλικό προς το περιβάλλον και χωρίς ρύπανση:Δεν υπάρχει εκπομπή οργανικών διαλυτών ή βαρέων μετάλλων σε όλη τη διαδικασία. Σε σύγκριση με τις παραδοσιακές διαδικασίες ψεκασμού, είναι περισσότερο σύμφωνο με τα πράσινα πρότυπα παραγωγής.
- Ισχυρό διακοσμητικό αποτέλεσμα:Μπορεί να επιτύχει διάφορα εφέ εμφάνισης όπως μεταλλική λάμψη, χρώμα διαβάθμισης και ματ, καλύπτοντας εξατομικευμένες ανάγκες προσαρμογής. Χρησιμοποιείται ευρέως στην επιφανειακή επεξεργασία κούπων κεραμικών υψηλής ποιότητας και πολιτιστικών και δημιουργικών φλιτζανιών δώρων.
Κοινά ελαττώματα και λύσεις επίστρωσης κεραμικών κούπων κενού
1. Αποκόλληση/απολέπιση στρώματος φιλμ
Τυπικές εκδηλώσεις:Το στρώμα φιλμ πέφτει σε μεγάλα κομμάτια κατά τη διάρκεια της δοκιμής ταινίας μετά την επίστρωση ή μεγάλες περιοχές ξεφλουδίζουν μετά από καθημερινά χτυπήματα και χτυπήματα. Κύριες αιτίες
- Η κεραμική επιφάνεια δεν καθαρίστηκε καλά, αφήνοντας ακαθαρσίες όπως λεκέδες λαδιού και σκόνη.
- Χωρίς επεξεργασία ενεργοποίησης πλάσματος, η ενέργεια επιφάνειας του υποστρώματος είναι χαμηλή, καθιστώντας δύσκολη την πρόσφυση του στρώματος φιλμ.
- Δεν υπάρχει εναποτεθειμένο μεταβατικό στρώμα και υπάρχει έλλειψη μιας «γέφυρας» συγκόλλησης μεταξύ του κεραμικού και του λειτουργικού στρώματος φιλμ.
- Εάν ο ρυθμός ψύξης μετά την επίστρωση είναι πολύ γρήγορος, θα δημιουργηθεί σημαντική καταπόνηση μέσα στο στρώμα επίστρωσης, οδηγώντας σε ρωγμές και ξεφλούδισμα.
Στοχευμένες λύσεις
- Επεκτείνετε τον χρόνο υπερηχητικού καθαρισμού σε 15 έως 20 λεπτά. Μετά τον καθαρισμό, ξεπλύνετε με απιονισμένο νερό και στη συνέχεια στεγνώστε την κούπα σε φούρνο στους 80 έως 100 βαθμούς Κελσίου για να αφαιρέσετε καλά τις ακαθαρσίες της επιφάνειας.
- Επεκτείνετε τον χρόνο ενεργοποίησης πλάσματος σε 5 έως 10 λεπτά, αυξήστε κατάλληλα την ισχύ βομβαρδισμού ιόντων και αυξήστε την τραχύτητα της επιφάνειας του κεραμικού μέσω χάραξης ιόντων υψηλής ενέργειας για να ενισχύσετε τη δραστηριότητα της επιφάνειας.
- Προσθέστε τη διαδικασία εναπόθεσης μεταλλικών μεταβατικών στρωμάτων όπως τιτάνιο και χρώμιο και ελέγξτε το πάχος του μεταβατικού στρώματος στα 50 έως 100nm. Χρησιμοποιήστε χημικούς δεσμούς για να ενισχύσετε την πρόσφυση μεταξύ του φιλμ και του υποστρώματος.
- Η βαθμιδωτή διαδικασία ψύξης υιοθετείται. Μετά την ολοκλήρωση της επίστρωσης, ψύχεται φυσικά σε θερμοκρασία δωματίου σε περιβάλλον κενού και στη συνέχεια εισάγεται αδρανές αέριο στην κοιλότητα για να ανακουφίσει την πίεση και να το αφαιρέσει από το φούρνο, αποφεύγοντας την καταπόνηση της διαφοράς θερμοκρασίας.
2. Διαφορά χρώματος/ανομοιόμορφη γυαλάδα του στρώματος φιλμ
Τυπικές εκδηλώσεις:Το βάθος χρώματος των κούπων στην ίδια παρτίδα ποικίλλει ή υπάρχουν φωτεινά σημεία ή ρίγες στην επιφάνεια μεμονωμένων κούπων, με σημαντικές διαφορές στη γυαλάδα. Κύριες αιτίες
- Οι ανομοιόμορφες ταχύτητες αυτο-περιστροφής και περιστροφής του πλαισίου του τεμαχίου εργασίας έχουν ως αποτέλεσμα σημαντικές διαφορές στους ρυθμούς εναπόθεσης του στρώματος φιλμ σε διάφορα μέρη του σώματος του φλιτζανιού.
- Ο βαθμός κενού στον θάλαμο κενού κυμαίνεται και τα μόρια αερίου παρεμβαίνουν στη διαδικασία εναπόθεσης των ατόμων υλικού στόχου, επηρεάζοντας την ομοιομορφία του στρώματος φιλμ.
- Η οξείδωση ή η εμφάνιση «οζιδίων» στην επιφάνεια του υλικού στόχου οδηγεί σε ασταθείς ρυθμούς εκτόξευσης/εξάτμισης και ανομοιόμορφη σύνθεση και πάχος του στρώματος φιλμ.
- Η θέση σύσφιξης του σώματος του φλιτζανιού είναι ακατάλληλη και υπάρχουν εμπόδια στο στόμα του φλιτζανιού, στη λαβή και σε άλλα μέρη, σχηματίζοντας περιοχές σκιάς της επίστρωσης.
Στοχευμένες λύσεις
- Βαθμονομήστε τις παραμέτρους ταχύτητας περιστροφής της σχάρας του τεμαχίου εργασίας, ελέγχοντας την ταχύτητα αυτο-περιστροφής στα 10 έως 20 σ.α.λ. και την ταχύτητα περιστροφής στα 5 έως 10 σ.α.λ. για να διασφαλίσετε ότι όλα τα μέρη του σώματος του φλιτζανιού είναι ομοιόμορφα επιμεταλλωμένα.
- Ελέγξτε την απόδοση στεγανοποίησης του συστήματος κενού και αντικαταστήστε τους παλαιωμένους δακτυλίους στεγανοποίησης. Πριν από την επίστρωση, εκκενώστε καλά τον αέρα. Ξεκινήστε τη διαδικασία επίστρωσης μόνο αφού σταθεροποιηθεί ο βαθμός κενού για να αποφύγετε τις διακυμάνσεις στον βαθμό κενού κατά τη διάρκεια της διαδικασίας.
- Προ-εκτοξεύστε το υλικό στόχο για 3 έως 5 λεπτά πριν από τη χρήση για να αφαιρέσετε το στρώμα οξειδίου της επιφάνειας. Καθαρίζετε τακτικά τα «κομμάτια» στην επιφάνεια του υλικού στόχου και αντικαθιστάτε έγκαιρα το υλικό στόχο που έχει φθαρεί σοβαρά.
- Βελτιστοποιήστε τη μέθοδο σύσφιξης του σώματος του φλιτζανιού, ρυθμίστε τη γωνία του εξαρτήματος, αποφύγετε το στόμα του φλιτζανιού και τη λαβή να εμποδίζουν τη διαδρομή επίστρωσης και βεβαιωθείτε ότι το σώμα του φλιτζανιού είναι επικαλυμμένο χωρίς νεκρές γωνίες.
III. Οπές/κοιλότητες στο στρώμα φιλμ
Τυπικές εκδηλώσεις:Λεπτές κοιλότητες ή τρύπες κατανέμονται στην επιφάνεια του στρώματος φιλμ και τα ελαττώματα είναι ιδιαίτερα εμφανή όταν παρατηρούνται υπό το φως. Κύριες αιτίες
- Τα υπολειμματικά σωματίδια ακαθαρσιών στον θάλαμο κενού πέφτουν στην επιφάνεια του φλιτζανιού κατά τη διάρκεια της διαδικασίας επίστρωσης, σχηματίζοντας οπές.
- Το ίδιο το κεραμικό υπόστρωμα έχει ελαττώματα όπως πόροι και ρωγμές και μετά την επίστρωση, αυτά τα ελαττώματα εκδηλώνονται άμεσα ως κοιλότητες.
- Το λάδι από την αντλία λαδιού κενού υφίσταται αντίστροφη εξάτμιση και η ομίχλη λαδιού εισέρχεται στην κοιλότητα, μολύνοντας το στρώμα φιλμ και σχηματίζοντας κοιλότητες.
Στοχευμένες λύσεις
- Σκουπίζετε τακτικά τα εσωτερικά τοιχώματα του θαλάμου κενού με ένα πανί χωρίς χνούδι. Πριν από την επίστρωση, ξεκινήστε το πρόγραμμα ψησίματος του θαλάμου για να αφαιρέσετε τους υδρατμούς και τις ακαθαρσίες που προσροφώνται στα εσωτερικά τοιχώματα. Εγκαταστήστε φίλτρα προστασίας από τη σκόνη μέσα στην κοιλότητα όταν είναι απαραίτητο.
- Ελέγξτε αυστηρά την ποιότητα των κεραμικών βασικών υλικών και επιλέξτε σώματα φλιτζανιών χωρίς πόρους και ρωγμές. Για υποστρώματα με μικρά ελαττώματα, μπορεί να πραγματοποιηθεί πρώτα επεξεργασία υαλοποίησης για να γεμίσουν οι πόροι της επιφάνειας και στη συνέχεια μπορεί να εφαρμοστεί επίστρωση.
- Αντικαταστήστε το λάδι κενού ειδικά σχεδιασμένο για μοριακές αντλίες και ελέγξτε εάν η βαλβίδα επιστροφής της αντλίας λαδιού είναι κανονική. Εγκαταστήστε έναν συλλέκτη ομίχλης λαδιού για να αποτρέψετε την αντίστροφη εξάτμιση του λαδιού κενού στην κοιλότητα και τη μόλυνση του στρώματος φιλμ.
Τέσσερα. Κακή αντοχή στη φθορά του στρώματος φιλμ
Τυπικές εκδηλώσεις:Το αποτέλεσμα της δοκιμής σκληρότητας μολυβιού είναι μικρότερο από 3H ή εμφανίζονται εμφανείς γρατσουνιές στην επιφάνεια του στρώματος φιλμ μετά το καθημερινό σκούπισμα. Κύριες αιτίες
- Το στρώμα φιλμ είναι πολύ λεπτό, συνήθως μικρότερο από 0,3μm, καθιστώντας δύσκολη την αντίσταση στην εξωτερική τριβή.
- Η ισχύς εκτόξευσης μαγνητρονίου είναι πολύ χαμηλή, η ενέργεια εκτόξευσης των ατόμων υλικού στόχου είναι ανεπαρκής και η πυκνότητα του στρώματος φιλμ είναι κακή.
- Η ακατάλληλη αναλογία του αερίου αντίδρασης οδηγεί σε χαμηλή κρυσταλλικότητα του σύνθετου στρώματος φιλμ (όπως νιτρίδιο τιτανίου) και μείωση της αντοχής στη φθορά.
Στοχευμένες λύσεις
- Επεκτείνετε τον χρόνο εναπόθεσης της επίστρωσης και ελέγξτε το πάχος του στρώματος φιλμ εντός 0,5 έως 1μm για να διασφαλίσετε ότι το στρώμα φιλμ έχει επαρκή ανθεκτική στη φθορά βάση.
- Ρυθμίστε την ισχύ εκτόξευσης στα 200-400W σύμφωνα με το υλικό του στόχου για να αυξήσετε την ατομική ενέργεια εκτόξευσης και να ενισχύσετε την πυκνότητα και τη σκληρότητα του στρώματος φιλμ.
- Μέσω πειραμάτων διεργασίας, η αναλογία ροής των αερίων αντίδρασης (όπως άζωτο και οξυγόνο) βελτιστοποιήθηκε για να ενισχυθεί η κρυσταλλικότητα του σύνθετου στρώματος φιλμ και να βελτιωθεί η αντοχή του στη φθορά.
V. Αποχρωματισμός/οξείδωση φιλμ
Τυπικές εκδηλώσεις:Η κιτρίνιση ή το μαύρισμα εμφανίζονται σε σύντομο χρονικό διάστημα μετά την επίστρωση ή η λάμψη του στρώματος επίστρωσης σκοτεινιάζει και η μεταλλική υφή χάνεται μετά την αποθήκευση για ένα χρονικό διάστημα. Κύριες αιτίες
- Όταν ο αέρας εισάγεται πολύ γρήγορα κατά την αποσυμπίεση μετά την επίστρωση, το στρώμα φιλμ υψηλής θερμοκρασίας έρχεται σε επαφή με τον αέρα και υφίσταται αντίδραση οξείδωσης.
- Το ανώτερο στρώμα προστατευτικού φιλμ κατά της οξείδωσης δεν εναποτίθεται και το στρώμα φιλμ εκτίθεται άμεσα στον αέρα, ο οποίος είναι επιρρεπής στην οξείδωση και τη διάβρωση.
- Το περιβάλλον αποθήκευσης του τελικού προϊόντος είναι υγρό και εμφανίζεται ηλεκτροχημική διάβρωση στην επιφάνεια του στρώματος φιλμ.
Στοχευμένες λύσεις
- Κατά την αποσυμπίεση, θα πρέπει πρώτα να εισαχθούν αδρανή αέρια όπως αργό και άζωτο για να εκτοπιστεί ο θάλαμος. Μόλις η θερμοκρασία του φλιτζανιού πέσει κάτω από 50℃, ο αέρας θα πρέπει να εισαχθεί αργά για να αποτραπεί η οξείδωση υψηλής θερμοκρασίας.
- Ένα αντιοξειδωτικό στρώμα SiO₂ 50-100nm εναποτίθεται στην επιφάνεια του λειτουργικού στρώματος φιλμ για να απομονώσει τη διάβρωση του υποκείμενου στρώματος φιλμ από τον αέρα και τους υδρατμούς.
- Αποθηκεύστε τις τελικές κούπες σε ένα ξηρό και καλά αεριζόμενο περιβάλλον, αποφεύγοντας την άμεση επαφή με διαβρωτικές ουσίες όπως νερό, οξέα και αλκαλικά διαλύματα. Κατά την συσκευασία, μπορούν να προστεθούν ξηραντικά για την αποφυγή της υγρασίας.
Το μήνυμά σας πρέπει να αποτελείται από 20-3.000 χαρακτήρες!
