セラミックカップの真空コーティングは,真空環境で物理蒸気堆積 (PVD) 技術を介して,金属または化合物標的がカップボディの表面に堆積されるプロセスです.飾り付け (金属の輝き,グラデント色など) や機能 (耐着,水害性など) のフィルム層を形成する.主にカップの外観の質感と耐久性を高めるために使用されます一般的なプロセスは,磁気スプッターと真空蒸発コーティングを含む.
I. 基本条件:セラミック基板の予備処理
セラミックは,平らな表面と強い化学的安定性を持つ非金属材料である.直接コーティングはフィルム剥離に易いので,事前処理は重要なステップである.
汚れ を 清め,除去 する
まず,超音波洗浄を使用して,カップボディの表面の油の汚れ,塵と残留陶器粉末を削除します.薄膜層の粘着に影響を与える不純物を避けるため,乾燥し,真空室に置く..
プラズマ活性化
アルゴンのガスを真空室に入れて 離子源を入れ プラズマを生成します 高エネルギーのアルゴンのイオンが 陶器表面を爆撃し表面の荒さを増やす ("固定効果"を形成する)表面の酸化層を同時に除去し,基板の表面を活性化し,次のコーティングの基礎を設ける.
トランジションレイヤの堆積 (オプション)
高粘着性を要求するシナリオでは,金属移行層 (チタンやクロムなど) が最初に堆積されます.化学結合を利用して 移行層とセラミック層をフィルム層が落ちないようにするために,セラミック基板と機能性フィルム層の間に"橋"が作られています.
ii. 主要な2つのコーティングプロセスの作業原理
真空蒸発塗装 (比較的低コストで装飾用金属フィルムに適している)
この過程では,標的材料を熱して蒸発し,ガス状の原子になり,低温セラミックの表面にフィルムに凝縮します.金や銀などの金属的な輝きフィルム層を準備するためにしばしば使用されます.
- 掃除:真空装置を起動し,空洞の真空度を 10−3〜10−4 Pa の必要レベルに排出する.蒸発した原子に対するガス分子の衝突干渉を軽減し,均質で密度の高いフィルム層を確保する.
- 目標材料の熱蒸発:アルミ,金,銅などの金属標的は蒸発源 (抵抗蒸発源または電子束蒸発源) に置く.電子束蒸発源は,正確に熱を集中することができます目標材料の温度を沸点まで迅速に上昇させ,高純度金属原子蒸気に蒸発します.
- フィルムによる証言:メタルの原子蒸気は真空環境で直線で移動し,低温カップの表面に衝突すると凝縮され,徐々に蓄積して連続的な金属膜層を形成する.膜層の厚さは,堆積時間を制御することによって調整できる (通常は0.1〜1μm).
塗装が完了したら蒸発源をオフにし,高温差によりコーティング層のストレス裂けを防ぐために,真空環境を室温まで冷却する最後に,圧力を軽減し,作業部件を取り除くために,無活性ガスを空洞に導入します.
2マグネトロンスプッタリングプレート (耐磨性高い複合機能フィルムに適し,性能が優れている)
このプロセスでは プラズマを使って 標的物質を爆撃し 標的物質の原子が 噴出され カップの表面に堆積しますフィルム層の粘着力と耐磨力は,蒸発塗装のはるかに上回る合成フィルム層を製造できる.例えば,チタンナイトリド (金) やチタンカービッド (黒) など.
- バキュームとプラズマ生成:10−2〜10−3Paの圧力で,アルゴンガスを導入し,高電圧電場が適用される.アルゴンガスはアルゴンイオンと電子に電離化し,プラズマを形成する.
- マグネットフィールドの封じ込めで強化されたスプッター:磁場は電子を渦巻きに閉じ込め 標的物質の近くでの滞在時間を延長しますアルゴンの分子との衝突の確率を増やすアルゴンイオンを増やし,噴射効率を大幅に向上させる.
- 標的材料の原子のスプッターと堆積:高エネルギーアルゴンイオンは標的材料の表面を爆撃し,標的材料の原子は運動量移転 (噴射プロセス) によって"打たれている".噴射された原子は真空環境でセラミックカップの表面に向かって飛んで,密集したフィルム層を形成するために堆積します窒素やメタンなどの反応性ガスが導入される場合,それらは噴射された原子と反応し,チタンナイトリドやチタンカルバイドなどの化合物の機能性フィルム層を形成することもできます.
- 処理後 (選択可能):いくつかのプロセスは,薄膜層と基板間の粘着力をさらに強化し,薄膜層の硬さを高めるため,コーティング後に低温で焼却されます.
プロセス特性と応用上の利点
- フィルム層には優れた性能があります真空コーティングによって形成されたフィルム層は均質で密集しており,下垂やオレンジ皮などの欠陥がない.耐磨性は4H (鉛筆硬さ) 以上に達し,アルコール耐性があります.酸やアルカリによる腐食日常使用に適しています
- 環境に優しい,汚染のない:プロセス全体では有機溶媒や重金属が排出されません.従来の噴霧プロセスと比較して,グリーン生産基準により合致しています.
- 強い装飾効果金属的な輝き,グラデント色,マットなどの様々な外観効果を達成し,個性化カスタマイゼーションのニーズを満たすことができます.高級セラミックカップや文化やクリエイティブなプレゼントカップの表面処理に使用されています.
セラミックカップの真空コーティングの一般的な欠陥と解決策
1フィルム層の剥離/剥離
典型的な症状:フィルム層は,塗装後テープテスト中に大きな片に落ちたり,日々のぶつかりやぶつかりの後,大きな部分が剥がれたりします. 主な原因
- 陶器の表面は徹底的に清掃されず,油污や塵などの汚れが残っていました.
- プラズマ活性化処理なしでは,基板の表面エネルギーは低く,フィルム層が粘着するのが困難です.
- 堆積された移行層はなく,陶器と機能性フィルム層の間に結合"橋"がない.
- 塗装後冷却速度は過度に速い場合,塗装層内側には大きなストレスが発生し,裂け目や皮が剥がれることがあります.
ターゲット化された解決策
- 超音波洗浄時間を15〜20分に延長します.離子化水で洗浄し,その後,表面の不浄性を徹底的に除去するために,80〜100度Cのオーブンでカップを乾燥させる.
- プラズマ活性化時間を5〜10分に延長し イオン爆撃力を適切に増加します高エネルギーイオンエッチングによって表面の粗さを増やして表面活性を高める.
- チタンとクロムなどの金属移行層の堆積プロセスを加え,移行層の厚さを50〜100nmで制御します.フィルムと基板間の粘着力を高めるために化学結合を使用.
- 段階的な冷却プロセスが採用されます.コーティングが完了した後,真空環境で自然に室温まで冷却されます.圧力を軽減し,炉から取り出すために,無活性ガスが空洞に入力されます.温度差のストレスを避けます
2フィルム層の色差/不均質な光り
典型的な症状:同じバッチ の カップ の 色 の 深さ が 異なっ て いる か,または 個々の カップ の 表面 に 明るい 点 や ストライプ が あり,輝く 程度 が 大きく 異なっ て いる か.主な 原因
- 工品枠の不均等な自己回転と回転速は,カップボディの様々な部分でフィルム層の堆積速度に重大な差異をもたらす.
- 真空室内の真空度が変動し,ガス分子は標的物質原子の堆積プロセスに干渉し,フィルム層の均一性に影響を与えます.
- 酸化または標的材料の表面上の"ノジュール"の出現は,不安定なスプッティング/蒸発率,不均一なフィルム層の組成と厚さにつながります.
- カップボディの固定位置が不適切で,カップ口,ハンドル,その他の部位に障害があり,コーティングの影を帯びます.
ターゲット化された解決策
- パーツラックの回転速度パラメータを校正する.自動回転速度を10〜20r/minと回転速度を5〜10r/minで制御し,カップボディのすべての部分が均等に塗装されていることを確保する..
- 掃除装置の密封性能を確認し,老朽化した密封リングを交換します.塗装する前に,空気を徹底的に掃除します.プロセス中に真空度変動を避けるために真空度安定した後のみコーティングプロセスを開始.
- 表面のオキシド層を除去するために,標的材料を3〜5分前にスプートします.対象 材料 の 表面 に ある "塊"を 定期的に 清掃 し,重く 磨かれた 対象 材料 を 時間 に 間に合っ て 置き換える.
- カップボディのクランプ方法を最適化し,固定装置の角度を調整し,カップ口とハンドルがコーティング経路を遮断するのを避け,カップボディが死角のないコーティングに保たれていることを確認する.
フィルム層の穴/穴
典型的な症状:薄膜 層 の 表面 に は 細い 穴 や 穴 が 広がり,光 の 下 で 観察 する と 欠陥 は 特に 明らか です.主な 原因
- 塗装過程中に真空室内の残留不浄粒子がカップの表面に落ち,ピンホールを形成する.
- 陶器基板自体には穴や裂け目などの欠陥があり,塗装後,これらの欠陥は直接穴として表れます.
- 真空油ポンプからの油は逆蒸発を受け,油霧は空洞に入り,フィルム層を汚染し,穴を成します.
ターゲット化された解決策
- 掃除 室 の 内壁 を 常 に 毛穴 の ない 布 で 拭い て ください.塗装 する 前 に,室 の 焼く プログラム を 開始 し て 内壁 に 吸収 さ れ た 水蒸気 や 汚れ を 除去 し て ください.必要 と し た 場合,穴 の 中 に 防塵 フィルター を 設置 する.
- 細かい欠陥のある基材では,小穴や亀裂のないカップボディを選択します.表面の毛穴を埋めるために最初にガラス処理を行うことができます.表面に塗り込みます
- 分子ポンプ用に特別に設計された真空油を交換し,オイルポンプの復元弁が正常かどうかを確認する.油霧収集器を設置して,真空油が穴に逆蒸発してフィルム層を汚染するのを防ぐ.
4 薄膜 の 耐磨 性 が 低下 する
典型的な症状:鉛筆の硬さテスト結果は3H未満か,毎日拭いた後,フィルム層表面に明らかな傷痕が現れます. 主な原因
- フィルム層は薄すぎ,通常0.3μm未満で,外部の摩擦に抵抗することが困難です.
- マグネトロンの噴射力は低すぎ,標的物質原子の噴射エネルギーは不十分で,フィルム層の密度は低い.
- 反応ガスの不適切な比例は,複合膜層 (チタンナイトリドなど) の低結晶性および耐磨性の低下につながる.
ターゲット化された解決策
- コーティングの堆積時間を延長し,フィルム層の厚さを0.5〜1μm以内に制御し,フィルム層に十分な耐磨性のある基盤があることを確認する.
- 標的の材料に応じて,噴射力を200〜400Wに調整して,原子噴射エネルギーを増加させ,フィルム層の密度と硬さを高めます.
- プロセス実験により,反応ガス (窒素と酸素など) の流量比を最適化し,複合膜層の結晶性を高め,耐磨性を向上させました.
V.フィルムの変色/酸化
典型的な症状:塗装後 の 短い 期間 に 黄化 や 黒化 が 起こっ て,塗装 層 の 輝き が 暗くなっ て,しばらく 保存 さ れ た 後 に 金属 質感 が 失わ れ ます.主な 原因
- 塗装後圧縮中に空気があまりにも早く入ると,高温フィルム層は空気と接触し酸化反応を起こします.
- 抗酸化保護フィルムの上層は堆積されず,フィルム層は直接空気にさらされ,酸化や腐食に易くなります.
- 完成品の貯蔵環境は湿っていて,フィルム層の表面には電気化学腐食が発生します.
ターゲット化された解決策
- 圧縮する際には,まずアルゴンや窒素などの惰性ガスを導入して室位を移動させなければならない.カップの温度が50°Cを下回ったら,高温での酸化を防ぐために,空気はゆっくりと導入する必要があります..
- 機能性フィルム層の表面に50-100nm SiO2 抗酸化層が堆積され,空気と水蒸気による底層フィルム層の侵食を隔離する.
- 完成したカップを乾燥し,よく換気された環境で保管し,水,酸,アルカリ溶液などの腐食性物質との直接接触を避ける.湿度を防ぐために乾燥剤を加えることができます.
