Lapisan vakum cangkir keramik adalah proses di mana target logam atau senyawa disimpan di permukaan tubuh cangkir melalui teknologi deposisi uap fisik (PVD) di lingkungan vakum, membentuk lapisan film dekoratif (seperti kilau logam, warna gradien) atau fungsional (seperti tahan aus, hidrofobik).Hal ini terutama digunakan untuk meningkatkan tekstur penampilan dan daya tahan cangkirProses umum termasuk magnetron sputtering dan lapisan penguapan vakum.
I. Prasyarat utama: Pra-pengolahan substrat keramik
Keramik adalah bahan non-logam dengan permukaan halus dan stabilitas kimia yang kuat.
Membersihkan dan menghilangkan kotoran
Pertama, gunakan pembersih ultrasonik untuk menghilangkan noda minyak, debu dan residu bubuk keramik di permukaan tubuh cangkir.kering dan kemudian ditempatkan di ruang vakum untuk menghindari kotoran yang mempengaruhi perekat lapisan film.
Aktivasi plasma
Masukkan gas argon ke ruang vakum dan hidupkan sumber ion untuk menghasilkan plasma.meningkatkan keropos permukaan (membentuk "efek anchoring"), dan secara bersamaan menghapus lapisan permukaan oksida, mengaktifkan permukaan substrat dan meletakkan dasar untuk lapisan berikutnya.
Pengendapan lapisan transisi (opsional)
Untuk skenario yang membutuhkan adhesi yang tinggi, lapisan transisi logam (seperti titanium atau kromium) ditempatkan terlebih dahulu.Dengan memanfaatkan ikatan kimia antara lapisan transisi dan keramik, sebuah "jembatan" dibangun antara substrat keramik dan lapisan film fungsional untuk mencegah lapisan film jatuh.
II. Prinsip Kerja dari Dua Proses Lapisan Utama
Plating penguapan vakum (cocok untuk film logam dekoratif, dengan biaya yang relatif rendah)
Proses ini melibatkan pemanasan bahan target untuk menguapnya menjadi atom gas, yang kemudian mengembun menjadi film di permukaan keramik suhu rendah.Hal ini sering digunakan untuk mempersiapkan lapisan film metallic lustre seperti emas dan perak.
- Penyedot debu:Memulai sistem vakum dan mengevakuasi derajat vakum rongga ke tingkat yang diperlukan 10 - 3 sampai 10 - 4 Pa,mengurangi interferensi tabrakan molekul gas pada atom yang menguap dan memastikan lapisan film yang seragam dan padat.
- Evaporasi pemanasan bahan target:Sasaran logam seperti aluminium, emas, dan tembaga ditempatkan di sumber penguapan (sumber penguapan resistensi atau sumber penguapan sinar elektron).Sumber penguapan sinar elektron dapat dengan tepat memfokuskan panas, dengan cepat meningkatkan suhu bahan target ke titik didihnya dan menguapkannya menjadi uap atom logam kemurnian tinggi.
- Pengakuan film:Cangkir keramik diikat pada pemegang benda kerja yang berputar di atas dan di sekitar matahari.setelah memukul permukaan cangkir suhu rendahKetebalan lapisan film dapat disesuaikan (biasanya 0,1 hingga 1μm) dengan mengontrol waktu deposisi.
Setelah lapisan selesai,matikan sumber penguapan dan menjaga lingkungan vakum untuk mendinginkan ke suhu kamar untuk mencegah retakan lapisan pelapis karena perbedaan suhu yang berlebihanAkhirnya, masukkan gas inert ke dalam rongga untuk meringankan tekanan dan mengeluarkan benda kerja.
2. Magnetron sputtering plating (cocok untuk film fungsional komposit yang tahan lama dan tahan lama, dengan kinerja superior)
Proses ini menggunakan plasma untuk membom bahan target, menyebabkan atom bahan target untuk disemprotkan keluar dan deposit di permukaan cangkir.Kekuatan perekat dan ketahanan keausan lapisan film jauh melebihi lapisan penguapan, dan dapat mempersiapkan lapisan film komposit seperti titanium nitride (emas) dan titanium carbide (hitam).
- Generasi vakum dan plasma:Evakuasi ke Pada tekanan 10 - 2 sampai 10 - 3 Pa, gas argon diperkenalkan dan medan listrik tegangan tinggi diterapkan.
- Pengekangan medan magnet diperkuat sputtering:Sebuah magnet dipasang di bagian belakang material target untuk membentuk medan magnet. medan magnet akan membatasi elektron untuk gerakan spiral, memperpanjang waktu tinggal mereka di dekat material target,meningkatkan kemungkinan tabrakan dengan molekul argon, menghasilkan lebih banyak ion argon, dan secara signifikan meningkatkan efisiensi sputtering.
- Sputtering atom material target dan deposisi:Ion argon bertenaga tinggi meledakkan permukaan bahan target, dan atom bahan target "ditembak" melalui transfer momentum (proses penyemprotan).Atom yang disemprotkan terbang ke permukaan cangkir keramik dalam lingkungan vakum dan deposit untuk membentuk lapisan film padatJika gas reaktif seperti nitrogen dan metana diperkenalkan, mereka juga dapat bereaksi dengan atom yang disemprotkan untuk membentuk lapisan film fungsional senyawa seperti titanium nitride dan titanium carbide.
- Post-pengolahan (opsional):Beberapa proses akan mengalami penggilingan suhu rendah setelah lapisan untuk lebih meningkatkan adhesi antara lapisan film dan substrat dan meningkatkan kekerasan lapisan film.
Iii. Karakteristik Proses dan Keuntungan Aplikasi
- Lapisan film memiliki kinerja yang sangat baik:Lapisan film yang terbentuk oleh lapisan vakum adalah seragam dan padat, tanpa cacat seperti kendur dan kulit jeruk.Korosi asam dan alkali, membuatnya cocok untuk penggunaan sehari-hari.
- Ramah lingkungan dan bebas polusi:Tidak ada emisi pelarut organik atau logam berat sepanjang proses. Dibandingkan dengan proses penyemprotan tradisional, lebih sesuai dengan standar produksi hijau.
- Efek dekoratif yang kuat:Ini dapat mencapai berbagai efek penampilan seperti kilau logam, warna gradien, dan matte, memenuhi kebutuhan kustomisasi yang dipersonalisasi.Ini banyak digunakan dalam perawatan permukaan cangkir keramik kelas atas dan cangkir hadiah budaya dan kreatif.
Cacat umum dan solusi lapisan vakum pada cangkir keramik
1. Pengelupasan/pengelupasan lapisan film
Manifestasi khas:Lapisan film jatuh menjadi potongan besar selama tes pita setelah lapisan, atau area besar mengelupas setelah benturan dan ketukan harian.
- Permukaan keramik tidak dibersihkan secara menyeluruh, meninggalkan kotoran seperti noda minyak dan debu.
- Tanpa perawatan aktivasi plasma, energi permukaan substrat rendah, sehingga sulit bagi lapisan film untuk menempel.
- Tidak ada lapisan transisi yang terdeposit, dan tidak ada "jembatan" ikatan antara keramik dan lapisan film fungsional.
- Jika laju pendinginan setelah lapisan terlalu cepat, tekanan yang signifikan akan dihasilkan di dalam lapisan pelapis, yang menyebabkan retakan dan mengelupas.
Solusi Bertujuan
- Perpanjang waktu pembersihan ultrasonik menjadi 15 sampai 20 menit.bilas dengan air deionisasi dan kemudian keringkan cangkir di oven pada suhu 80 sampai 100 derajat Celcius untuk benar-benar menghilangkan kotoran permukaan.
- Perpanjang waktu aktivasi plasma menjadi 5 sampai 10 menit, dengan tepat meningkatkan kekuatan pemboman ion,dan meningkatkan kekasaran permukaan keramik melalui etching ion energi tinggi untuk meningkatkan aktivitas permukaan.
- Tambahkan proses deposisi lapisan transisi logam seperti titanium dan kromium, dan kontrol ketebalan lapisan transisi pada 50 sampai 100nm.Menggunakan ikatan kimia untuk meningkatkan adhesi antara film dan substrat.
- Proses pendinginan bertahap diadopsi. Setelah lapisan selesai, secara alami didinginkan ke suhu kamar dalam lingkungan vakum,dan kemudian gas inert dimasukkan ke dalam rongga untuk mengurangi tekanan dan mengeluarkannya dari tungku, menghindari tekanan perbedaan suhu.
2. Perbedaan warna / kilau tidak merata dari lapisan film
Manifestasi khas:Kedalaman warna cangkir dalam batch yang sama bervariasi, atau ada bintik-bintik terang atau garis-garis di permukaan cangkir individu, dengan perbedaan yang signifikan dalam kilau.
- Perputaran diri yang tidak merata dan kecepatan revolusi kerangka benda kerja menghasilkan perbedaan yang signifikan dalam tingkat deposisi lapisan film di berbagai bagian tubuh cangkir.
- Tingkat vakum dalam ruang vakum berfluktuasi, dan molekul gas mengganggu proses deposisi atom bahan target, mempengaruhi keseragaman lapisan film.
- Oksidasi atau munculnya "tulang" di permukaan bahan target menyebabkan kecepatan penyemprotan / penguapan yang tidak stabil dan komposisi dan ketebalan lapisan film yang tidak merata.
- Posisi penjepit tubuh cangkir tidak tepat, dan ada penghalang di mulut cangkir, pegangan dan bagian lain, membentuk area bayangan lapisan.
Solusi Bertujuan
- Kalibrasi parameter kecepatan rotasi rak benda kerja,mengontrol kecepatan putaran diri pada 10 sampai 20 r/menit dan kecepatan putaran pada 5 sampai 10 r/menit untuk memastikan bahwa semua bagian tubuh cangkir dilapisi secara merata.
- Periksa kinerja penyegelan sistem vakum dan ganti cincin penyegelan yang sudah tua.Hanya memulai proses pelapisan setelah tingkat vakum stabil untuk menghindari fluktuasi tingkat vakum selama proses.
- Pra-sputter bahan target selama 3 sampai 5 menit sebelum digunakan untuk menghapus lapisan permukaan oksida.Bersihkan secara teratur "kotoran" di permukaan bahan target dan ganti bahan target yang sangat usang dengan cara yang tepat waktu.
- Optimalkan metode penjepit tubuh cangkir, sesuaikan Sudut perlengkapan, hindari mulut cangkir dan pegangan yang menghalangi jalur pelapis, dan pastikan tubuh cangkir dilapisi tanpa sudut mati.
Iii. Lubang-lubang / lubang di lapisan film
Manifestasi khas:Lubang halus atau lubang tersebar di permukaan lapisan film, dan cacatnya sangat jelas ketika diamati di bawah cahaya.
- Partikel kotoran residual di ruang vakum jatuh ke permukaan cangkir selama proses pelapisan, membentuk lubang pin.
- Substrat keramik itu sendiri memiliki cacat seperti pori-pori dan retakan, dan setelah dilapisi, cacat ini langsung muncul sebagai lubang.
- Minyak dari pompa minyak vakum mengalami penguapan terbalik, dan kabut minyak masuk ke rongga, mencemari lapisan film dan membentuk lubang.
Solusi Bertujuan
- Sapu dinding bagian dalam ruang vakum dengan kain bebas bulu secara teratur. Sebelum dilapisi, mulailah program panggang ruang untuk menghilangkan uap air dan kotoran yang diserap pada dinding bagian dalam.Pasang filter anti debu di dalam rongga jika perlu.
- Mengontrol ketat kualitas bahan dasar keramik dan memilih tubuh cangkir bebas pori-pori dan retakan.Pengolahan kaca dapat dilakukan terlebih dahulu untuk mengisi pori-pori permukaan, dan kemudian lapisan dapat diterapkan.
- Ganti minyak vakum yang dirancang khusus untuk pompa molekul dan periksa apakah katup pengembalian pompa minyak normal.Menginstal pengumpul kabut minyak untuk mencegah minyak vakum dari kebocoran ke dalam rongga dan mencemari lapisan film.
Empat, ketahanan pelapakan lapisan film yang buruk
Manifestasi khas:Hasil tes kekerasan pensil kurang dari 3H, atau goresan jelas muncul di permukaan lapisan film setelah pengelasan setiap hari.
- Lapisan film terlalu tipis, biasanya kurang dari 0,3μm, sehingga sulit untuk menahan gesekan eksternal.
- Kekuatan penyemprotan magnetron terlalu rendah, energi penyemprotan atom bahan target tidak cukup, dan kepadatan lapisan film buruk.
- Proporsi gas reaksi yang tidak tepat menyebabkan kristalinitas rendah dari lapisan film senyawa (seperti titanium nitride) dan penurunan ketahanan aus.
Solusi Bertujuan
- Perpanjang waktu deposisi lapisan dan kontrol ketebalan lapisan film dalam 0,5 sampai 1μm untuk memastikan bahwa lapisan film memiliki dasar tahan aus yang cukup.
- Sesuaikan daya penyemprotan ke 200-400W sesuai dengan bahan target untuk meningkatkan energi penyemprotan atom dan meningkatkan kepadatan dan kekerasan lapisan film.
- Melalui eksperimen proses, rasio aliran gas reaksi (seperti nitrogen dan oksigen) dioptimalkan untuk meningkatkan kristalinitas lapisan film senyawa dan meningkatkan ketahanan ausnya.
V. Perubahan warna film/oksidasi
Manifestasi khas:Menggila atau memerah terjadi dalam waktu singkat setelah lapisan, atau kilau lapisan lapisan gelap dan tekstur logam hilang setelah disimpan untuk jangka waktu tertentu.
- Ketika udara dimasukkan terlalu cepat selama tekanan setelah lapisan, lapisan film suhu tinggi bersentuhan dengan udara dan mengalami reaksi oksidasi.
- Lapisan atas film pelindung antioksidasi tidak terdeposit, dan lapisan film secara langsung terkena udara, yang rentan terhadap oksidasi dan korosi.
- Lingkungan penyimpanan produk jadi lembab, dan korosi elektrokimia terjadi di permukaan lapisan film.
Solusi Bertujuan
- Saat menekan, gas inert seperti argon dan nitrogen harus diperkenalkan terlebih dahulu untuk menggeser ruang.udara harus dimasukkan perlahan-lahan untuk mencegah oksidasi suhu tinggi.
- Lapisan antioksidan SiO2 50-100nm disimpan di permukaan lapisan film fungsional untuk mengisolasi erosi lapisan film yang mendasarinya oleh udara dan uap air.
- Simpan cangkir yang sudah jadi di lingkungan yang kering dan berventilasi dengan baik, menghindari kontak langsung dengan zat korosif seperti air, larutan asam dan alkali.Desiccants dapat ditambahkan untuk mencegah kelembaban.
Pesan Anda harus antara 20-3.000 karakter!
