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세라믹 머그에 대한 진공 코팅의 작동 원칙과 공정 흐름

2025-12-25

에 대한 최신 회사 뉴스 세라믹 머그에 대한 진공 코팅의 작동 원칙과 공정 흐름

세라믹 컵의 진공 코팅은 진공 환경에서 물리적 증기 퇴적 (PVD) 기술을 통해 금속 또는 복합 표적이 컵 몸의 표면에 퇴적되는 과정입니다., 장식적 (금속 광택, 경사 색상) 또는 기능적 (쓰기 저항, 수분 혐오성) 필름 층을 형성합니다.그것은 주로 컵의 외관 질감과 내구성을 향상시키기 위해 사용됩니다.일반적인 프로세스는 마그네트론 스프터링과 진공 증발 코팅을 포함한다.

I. 주요 전제 조건: 세라믹 기판의 전처리

세라믹은 부드러운 표면과 강한 화학적 안정성을 가진 비금속 물질입니다. 직접 코팅은 필름 껍질이 빠지기 쉽기 때문에 사전 처리가 핵심 단계입니다.

깨끗 하고 불순물 을 제거

먼저, 초음파 청소를 사용하여 컵 몸의 표면에서 기름 얼룩, 먼지 및 잔류 세라믹 분말을 제거합니다.건조하고 후 진공 방에 넣어 필름 층의 접착에 영향을 미치는 불순물을 피하기 위해.

플라즈마 활성화

알곤 가스를 진공 방에 넣고 이온 소스를 켜고 플라즈마를 생성합니다.표면 거칠성을 높이는 것 (연착효과), 그리고 동시에 표면 산화물 층을 제거하여 기판 표면을 활성화하고 후속 코팅의 기초를 마련합니다.

전환층 퇴적 (선택)

높은 접착력을 필요로 하는 시나리오에서는 먼저 금속 전환층 (티타늄이나 크롬 등) 이 퇴적된다.전환층과 세라믹 층 사이의 화학 결합을 이용함으로써, "교량"은 영화 층이 떨어지는 것을 막기 위해 세라믹 기판과 기능성 필름 층 사이에 구축됩니다.

ii. 두 가지 주요 코팅 프로세스의 작동 원칙
진공 증발 접착 (비용이 상대적으로 저렴한 장식 금속 필름에 적합)

이 과정에서는 표적 물질을 가열하여 기체성 원자로 증발시키고, 그 후 낮은 온도 세라믹의 표면에 필름으로 응고합니다.그것은 종종 금과 은과 같은 금속 광택 필름 층을 준비하는 데 사용됩니다..

  • 진공:진공 시스템을 가동하고 구덩이의 진공도를 필요한 수준인 10−3~10−4 Pa로 비우고,증발된 원자들에 대한 가스 분자의 충돌 간섭을 줄이고 균일하고 밀도가 높은 필름 층을 보장합니다..
  • 목표물 가열 증발:알루미늄, 금 및 구리와 같은 금속 표적이 증발원 (저항 증발원 또는 전자 빔 증발원) 에 배치됩니다.전자 빔 증발 소스는 정확하게 열을 집중할 수 있습니다, 목표 물질의 온도를 끓는 지점까지 빠르게 높이고 고 순수 금속 원자 증기로 증발합니다.
  • 필름 입체:세라믹 컵은 태양 위와 태양 주위를 회전하는 작업 부품 받침대에 고정됩니다. 금속 원자 증기는 진공 환경에서 직선으로 움직이고,낮은 온도 컵의 표면을 때, 응축하고 점차적으로 연속적인 금속 필름 층을 형성하기 위해 축적됩니다. 필름 층의 두께는 퇴적 시간을 제어하여 조정 할 수 있습니다.

코팅이 완료되면증발원을 끄고 방온으로 냉각하는 진공 환경을 유지하여 과도한 온도 차이로 인해 코팅 층의 스트레스 균열을 방지합니다.마지막으로, 압력을 완화하고 작업 부품을 제거하기 위해 관에 무활성 가스를 삽입합니다.

2마그네트론 스프터링 플래팅 (우수한 성능을 가진 고도로 마모 저항성 및 복합 기능 필름에 적합)

이 과정에서는 플라스마를 사용하여 목표 물질을 폭파하여 목표 물질의 원자가 방출되어 컵 표면에 퇴적됩니다.필름 층의 접착력과 마모 저항은 증발 접시에 비해 훨씬 더 높습니다., 그것은 티타늄 질산 (금) 및 티타늄 탄화물 (검은) 과 같은 복합 필름 층을 준비 할 수 있습니다.

  • 진공 및 플라즈마 생성:10 −2 ~ 10 −3 Pa의 압력에서 아르곤 가스를 도입하고 고전압 전기장을 적용합니다. 아르곤 가스는 아르곤 이온과 전자로 이온화되어 플라스마를 형성합니다.
  • 자기장 격리 강화 스프터링:자석이 표적 물질의 뒷면에 설치되어 자기장을 형성합니다.아르곤 분자와 충돌 확률을 높입니다., 더 많은 아르곤 이온을 생성하고 스프터링 효율을 크게 향상시킵니다.
  • 목표물 원자 스프터링 및 퇴적:고에너지 아르곤 이온은 표적 물질의 표면을 폭파하고, 표적 물질의 원자는 운동량 전송 (스프터링 프로세스) 을 통해 "타격"된다.분출된 원자는 진공 환경에서 세라믹 머그의 표면을 향해 날아 다니며 밀도가 높은 필름 층을 형성합니다.질소 및 메탄과 같은 반응성 가스가 도입되면, 그들은 또한 티타늄 나이트라이드 및 티타늄 카바이드와 같은 화합물의 기능적 필름 층을 형성하기 위해 분사 된 원자와 반응 할 수 있습니다.
  • 후처리 (선택)일부 프로세스는 코팅 후 낮은 온도 소화 과정을 거쳐 필름 계층과 기판 사이의 접착력을 더욱 강화하고 필름 계층의 단단성을 증가시킵니다.
3 공정 특성 및 응용 장점
  • 필름 레이어는 뛰어난 성능을 가지고 있습니다.진공 코팅에 의해 형성 된 필름 층은 느슨하고 오렌지 껍질과 같은 결함이없는 균일하고 밀집합니다. 마모 저항은 4H (펜실 경화) 이상에 도달 할 수 있으며 알코올에 저항합니다.산성 및 알칼리성 부식매일 사용하기에 적합합니다.
  • 환경 친화적이고 오염이 없는:이 모든 과정 동안 유기 용매나 중금속이 배출되지 않습니다. 전통적인 분사 과정에 비해 친환경 생산 표준에 더 적합합니다.
  • 강한 장식 효과:금속 광택, 경사 색상 및 매트와 같은 다양한 외관 효과를 달성하여 개인 맞춤화 요구를 충족시킬 수 있습니다.그것은 널리 고품질 세라믹 머그와 문화 및 창의적 선물 컵의 표면 처리에 사용됩니다..
세라믹 머그에 대한 진공 코팅의 일반적인 결함 및 솔루션
1필름 레이어 껍질 벗기/피침

전형적인 증상:코팅 후 테이프 테스트 도중 필름 층이 큰 조각으로 떨어지거나, 매일 부딪히거나 부딪히면 큰 부위가 벗겨집니다. 주요 원인

  • 세라믹 표면은 철저히 청소되지 않았으며, 기름 얼룩과 먼지와 같은 불순물을 남겼다.
  • 플라즈마 활성화 처리가 없으면 기판의 표면 에너지가 낮아서 필름 층이 붙는 것이 어렵습니다.
  • 퇴적 된 전환 층이 없으며 세라믹과 기능성 필름 층 사이의 결합 "교"가 부족합니다.
  • 코팅 후 냉각 속도가 너무 빠르면 코팅 층 내부에 상당한 스트레스가 발생하여 균열과 껍질을 벗겨집니다.

타겟화된 해결책

  • 초음파 청소 시간을 15-20분으로 늘려비이온화 된 물로 씻어내고 오븐에서 80 ~ 100도에서 컵을 건조하여 표면 불순물을 철저히 제거하십시오..
  • 플라즈마 활성화 시간을 5~10분으로 늘리고 이온 폭격력을 적절히 높여그리고 고에너지 이온 에칭을 통해 세라믹의 표면 거칠성을 높여 표면 활동을 향상시킵니다..
  • 티타늄과 크롬과 같은 금속 전환층의 퇴적 과정을 추가하고 50 ~ 100nm에서 전환층의 두께를 제어합니다.필름과 기판 사이의 접착력을 강화하기 위해 화학 결합을 사용하십시오..
  • 단계적 냉각 과정이 채택됩니다. 코팅이 완료되면 진공 환경에서 자연적으로 방온으로 냉각됩니다.그리고 그 다음 무활성 가스는 압력을 완화하고 오븐에서 제거하기 위해 구멍에 삽입됩니다, 온도 차이 스트레스를 피합니다.
2필름 레이어의 색상 차이/불평등한 광택

전형적인 증상:같은 팩 의 컵 의 색 깊이 는 다양 하며, 각 컵 의 표면 에 빛깔 이 있는 점 이나 줄무늬 가 있으며, 빛깔 이 크게 다르다. 주요 원인

  • 작업 조각 프레임의 불규칙한 자기 회전 및 회전 속도는 컵 몸의 다양한 부분에서 필름 층의 퇴적 속도에서 상당한 차이를 초래합니다.
  • 진공 챔버의 진공 정도가 변동하고, 가스 분자는 표적 물질 원자의 퇴적 과정에 간섭하여 필름 층의 균일성에 영향을 미칩니다.
  • 산화 또는 대상 재료의 표면에 "노들"의 출현은 불안정한 스프터링 / 증발 속도 및 불규칙한 구성 및 필름 층의 두께로 이어집니다.
  • 컵 바디의 클램핑 위치는 적절하지 않으며 컵 입, 손잡이 및 다른 부분에 장애가 있으며 코팅의 그림자 영역을 형성합니다.

타겟화된 해결책

  • 작업 조각 래크의 회전 속도 매개 변수를 캘리브레이션합니다.10~20r/min의 자기 회전 속도와 5~10r/min의 회전 속도를 조절하여 컵 바디의 모든 부분이 균일하게 접힌 것을 보장합니다..
  • 진공 시스템의 밀폐 성능을 확인하고 노후 밀폐 고리를 교체하십시오. 코팅하기 전에 공기를 철저히 배설하십시오.진공 정도가 안정된 후에만 코팅 프로세스를 시작 하 고 프로세스 동안 진공 정도의 변동을 피하기 위해.
  • 표면 옥시드 층을 제거하기 위해 사용 전에 목표 물질을 3 ~ 5 분 동안 미리 스프러치하십시오.대상 재료의 표면에 있는 "덩어리"를 정기적으로 깨끗이 하고, 심각하게 쓰인 대상 재료를 적시에 교체 한다.
  • 컵 바디의 클램핑 방법을 최적화하고, 고정 장치의 각도를 조정하고, 컵 입과 손잡이가 코팅 경로를 차단하는 것을 피하고, 컵 바디가 죽은 코너 없이 코팅되는 것을 보장합니다.
필름 층에 있는 핀홀/포팅

전형적인 증상:필름 층 표면 에 미세 한 구멍 이 분포 하고 있으며, 빛 아래 에서 관찰 할 때 결함 은 특히 분명 하다. 주요 원인

  • 진공 방의 잔류 불순물 입자는 코팅 과정에서 컵 표면에 떨어지며 핀홀을 형성합니다.
  • 세라믹 기판 자체에는 구멍과 균열과 같은 결함이 있으며, 코팅 후, 이러한 결함은 직접적으로 구멍으로 나타납니다.
  • 진공 오일 펌프에서 나오는 기름은 역 증발을 겪으며, 오일 안개는 구멍으로 들어가 필름 층을 오염시키고 구멍을 형성합니다.

타겟화된 해결책

  • 진공 방의 안쪽 벽 을 찌지 않는 천 으로 정기적으로 닦는다. 덮기 전 에 방 에 있는 물 증기 와 안쪽 벽 에 흡수 된 불순물 을 제거 하기 위해 방 의 구식 프로그램 을 시작 한다.필요 한 경우, 구멍 안 에 먼지 방지 필터 를 설치 한다.
  • 세라믹 기본 재료의 품질을 엄격히 통제하고 구멍과 균열이없는 컵체를 선택하십시오.유리 처리 표면 구멍을 채우기 위해 먼저 수행 할 수 있습니다., 그리고 그 후 코팅을 적용 할 수 있습니다.
  • 분자 펌프에 특별히 설계된 진공 오일을 교체하고 오일 펌프 반환 밸브가 정상인지 확인하십시오.진공에 역 증발하여 필름 층을 오염시키지 않도록 오일 안개 수집기를 설치하십시오..
넷째, 필름 층의 마모 저항성이 떨어지다

전형적인 증상:연필 단단성 테스트 결과는 3H 미만 또는 매일 지우는 후 필름 층 표면에 명백한 긁힘이 나타납니다. 주요 원인

  • 필름 층은 너무 얇으며 일반적으로 0.3μm 미만이며 외부 마찰에 저항하기가 어렵습니다.
  • 마그네트론 분출력은 너무 낮고, 대상 물질 원자의 분출 에너지는 충분하지 않으며, 필름 층의 밀도는 낮습니다.
  • 반응 가스의 부적절한 비율은 화합물 필름 층의 낮은 결정성 (티타늄 질산 등) 과 마모 저항의 감소로 이어집니다.

타겟화된 해결책

  • 코팅의 퇴적 시간을 연장하고 필름 층의 두께를 0.5~1μm 내에 제어하여 필름 층이 충분한 마모 저항 기반을 갖추도록 한다.
  • 원자 스프터링 에너지를 증가시키고 필름 층의 밀도와 단단성을 향상시키기 위해 목표물의 재료에 따라 스프터링 전력을 200-400W로 조정하십시오.
  • 공정 실험을 통해 반응 가스 (질소와 산소와 같은) 의 흐름 속도 비율은 복합 필름 층의 결정성을 향상시키고 마모 저항성을 향상시키기 위해 최적화되었습니다.
V. 필름 변색/산화

전형적인 증상:노란색화 나 흑색화 는 코팅 후 짧은 기간 내에 발생 하거나 코팅 층 의 반짝이는 빛 은 어두워지고 금속 성질 이 일정 기간 동안 보관 된 후 사라진다. 주요 원인

  • 코팅 후 압력 완화 과정에서 공기가 너무 빨리 들어올 때, 고온 필름 층은 공기와 접촉하여 산화 반응이 발생합니다.
  • 산화 방지 보호 필름의 상층 층은 퇴적되지 않으며, 필름 층은 산화와 진열에 취약한 공기에 직접 노출됩니다.
  • 완제품의 저장 환경은 습하며 필름 층 표면에 전기 화학적 부식이 발생합니다.

타겟화된 해결책

  • 압력 절감 시, 아르곤 및 질소 같은 무활성 가스가 먼저 방의 이동을 위해 도입되어야 합니다. 컵의 온도가 50°C 이하로 떨어지면,고온 산화를 방지하기 위해 공기를 천천히 넣어야 합니다..
  • 50-100nm SiO2 항산화 계층이 공기 및 수증기에 의한 하위 필름 계층의 침식을 격리하기 위해 기능적 필름 계층의 표면에 퇴적됩니다.
  • 완성 된 컵을 건조하고 통풍이 잘 되는 환경에서 보관하고 물, 산소 및 알칼리 용액과 같은 부식 물질과 직접 접촉을 피하십시오.수분을 방지하기 위해 건조제를 첨가할 수 있습니다..

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