O que é o processo de evaporação a vácuo?

O que é o processo de evaporação a vácuo?

Evaporação a vácuo, ou evaporação abreviada, refere-se a um processo no qual um material de revestimento (ou material de filme) é evaporado e gaseificado por um determinado método de evaporação por aquecimento sob condições de vácuo, e as partículas voam para a superfície do substrato e condensam em um filme. A evaporação é uma tecnologia de deposição de vapor anterior e mais amplamente utilizada, com as vantagens do método simples de formação de filme, alta pureza e densidade do filme e estrutura e desempenho exclusivos do filme.

Princípio da Evaporação a Vácuo
A evaporação a vácuo é uma tecnologia que aquece e evapora o material alvo sob condições de vácuo, fazendo com que um grande número de átomos e moléculas vaporizem e deixem o material de revestimento líquido ou deixem a superfície do material de revestimento sólido (ou sublimem) e, finalmente, depositem-se em a superfície do substrato. Durante todo o processo, átomos e moléculas gasosas migrarão diretamente para o substrato após poucas colisões no vácuo e se depositarão na superfície do substrato para formar uma película fina. Os métodos de evaporação incluem aquecimento por resistência, aquecimento por indução de alta frequência, feixe de elétrons, feixe de laser, bombardeio de alta energia por feixe de íons do material de revestimento, etc.

A evaporação a vácuo é a tecnologia mais antiga usada em PVD.

Fonte de evaporação
O dispositivo de aquecimento que aquece o material de revestimento até a temperatura de evaporação e o vaporiza é chamado de fonte de evaporação. As fontes de evaporação mais comumente usadas são fontes de evaporação por resistência e fontes de evaporação por feixe de elétrons. Fontes de evaporação para fins especiais incluem aquecimento por indução de alta frequência, aquecimento por arco, aquecimento por radiação, fontes de evaporação por aquecimento a laser, etc.

O processo básico de evaporação a vácuo é o seguinte:

1. Tratamento de pré-revestimento:incluindo limpeza das peças galvanizadas e pré-tratamento. Métodos de limpeza específicos incluem limpeza com agente de limpeza, limpeza com solvente químico, limpeza ultrassônica e limpeza por bombardeio de íons. O pré-tratamento específico inclui remoção de eletricidade estática, revestimento de primer, etc.

2. Carregamento do forno:incluindo limpeza de câmara de vácuo e limpeza de suporte de revestimento, instalação de fonte de evaporação, depuração e cartão de revestimento.

3. Aspiração:Geralmente, ele é bombeado primeiro acima de 6,6 Pa, e o estágio frontal da bomba de difusão é aberto mais cedo para manter a bomba de vácuo e aquecer a bomba de difusão. Depois que o pré-aquecimento for suficiente, abra a válvula alta e use a bomba de difusão para bombear até um vácuo de fundo de 6×10-3Pa.

4. Assar:Asse e aqueça as peças revestidas até a temperatura desejada.

5. Bombardeio de íons:O grau de vácuo é geralmente 10Pa ~ 10-1 Pa, a tensão de bombardeio de íons é de 200V ~ 1kV de alta tensão negativa e o tempo de bombardeio é de 5min ~ 30min,

6. Pré-derreter:Ajuste a corrente para pré-derreter o material de revestimento e desgaseifique por 1min ~ 2min.

7. Deposição por evaporação:Ajuste a corrente de evaporação de acordo com os requisitos até que o tempo de deposição necessário termine.

8. Resfriamento:As peças chapeadas são resfriadas a uma determinada temperatura na câmara de vácuo.

9. Fora do forno:Depois de retirar as peças, feche a câmara de vácuo, evacue até 1×10-1Pa e a bomba de difusão será resfriada até a temperatura permitida antes que a bomba de manutenção e a água de resfriamento possam ser desligadas.

10. Pós-processamento:Aplicar acabamento, etc.

Com a implementação da directiva RoHS da UE e da legislação de vários países sobre questões de protecção ambiental, a indústria tradicional de galvanoplastia altamente poluente já não cumpre os requisitos de protecção ambiental e será inevitavelmente substituída por processos emergentes de protecção ambiental. O revestimento a vácuo não contém águas residuais, gases de escape e outros tipos de poluição e tem uma vantagem absoluta na proteção ambiental. Na verdade, a tecnologia de revestimento a vácuo tem sido aplicada na maioria das indústrias na China. Por exemplo, na indústria de banheiros, os acessórios de hardware usados ​​pela Smart Water Tech também adotam revestimento a vácuo. As características típicas do dia a dia são que a tinta não cai, pode ser usada como espelho e a imagem refletida não fica distorcida.

1. Espessura de nível nano e espessura de filme uniforme. A espessura do filme de revestimento a vácuo é de apenas dezenas a centenas de nanômetros (geralmente menor ou igual a 0 0,2um), e a espessura de cada parte do filme é extremamente uniforme. Por exemplo: Quando a espessura do revestimento de alumínio atinge 00,9 nm, ele pode ser condutor. Quando atinge 30nm, o desempenho é igual ao do alumínio sólido. Quando o revestimento prateado é inferior a 5 nm, não pode ser condutor. Cada produto plástico tem uma rugosidade de cerca de 0,5um. Combinado com o primeiro fator, a superfície plástica é pulverizada com UV antes do revestimento para vedação e nivelamento para obter o efeito de espelho ideal. Como a camada de revestimento é muito fina, os requisitos de aparência do material UV do primer são quase severos, o que exige que a sala de revestimento tenha uma limpeza extremamente alta. Ao mesmo tempo, quanto maior a área de aparência do produto, maior pode ser a taxa de defeito (a limpeza da oficina de produção atual da Aoke é de nível 10, 000 e a limpeza da sala de pulverização, forno e revestimento oficina é nível 3000).

A espessura do revestimento é atualmente controlada principalmente pela transmitância e refletividade da luz. Quanto mais espesso for o revestimento, pior será a transmitância e maior será a refletividade.

2. A colocação de produtos revestidos é direcional: Em fornos de galvanização verticais e horizontais, os produtos devem ser colocados em um plano paralelo às ferramentas do forno de galvanização. Os materiais metálicos se movem em linha reta ou em arco com o fluxo de vapor, e os materiais de revestimento são geralmente colocados paralelamente às ferramentas. O espaço da sala de revestimento é fixo. Quanto maior for a área plana do produto e mais profunda for a superfície curva, menor será a capacidade de produção e maior será o custo de produção correspondente.

3. A superfície do produto após o revestimento e revestimento com primer UV é extremamente frágil e sensível e requer proteção especial. Como a camada de revestimento tem apenas algumas dezenas de nanômetros, ela não tem a capacidade de proteger a superfície da camada de primer UV. Além disso, como a camada de revestimento é muito fina, o metal da camada de revestimento é extremamente fraco e é facilmente arranhado e machucado. Depois que o produto é revestido e revestido com primer UV, ele não pode ser totalmente inspecionado manualmente (a taxa de rendimento é determinada pela produção experimental de pequenos lotes). Durante a operação, são utilizados cabos especiais para luminárias, protetores de dedo, máscaras e capas automotivas anti-poeira para evitar que a superfície do produto seja contaminada e danificada.

4. A velocidade incidente do material de revestimento ou do fluxo de vapor é extremamente alta. Geralmente, a velocidade incidente dos átomos de metal na pulverização catódica e na evaporação do magnetron é de cerca de 2.000 m/s. O tempo de revestimento por forno (o tempo cumulativo de precipitação incidente de átomos metálicos) é geralmente de cerca de 15-20 minutos. A pulverização catódica do magnetron varia dependendo do processo. A capacidade de cada forno é de cerca de 450-800 PCS/forno, tomando como exemplo o shell de telefone flip comum. A capacidade de cada forno varia dependendo do tamanho do produto.

5. Existem várias maneiras de fazer cores. Atualmente existem três maneiras de fazer cores:

(1). Adicione essência de cor ao revestimento intermediário UV ou ao revestimento superior UV. Como a essência da cor reage com a luz ultravioleta UV, a quantidade de adição é geralmente de cerca de 5%;

(2). Encha o gás no processo de revestimento para fazer o gás reagir com o material metálico para obter cor (como Ar2+O2+alumínio metálico pode ficar preto, O2+Al fica amarelo);

(3). É uma combinação dos dois acima para produção. De modo geral, quanto mais escura, mais rica e mais brilhante for a cor, pior será a adesão (processo de adição de essência de cor).

6. A gama de materiais metálicos para revestimento é extremamente ampla. Em teoria, todos os tipos de metais e ligas metálicas podem ser usados ​​como materiais de revestimento, exceto metais ferrosos. Os comumente usados ​​são alumínio, cobre, estanho, níquel, cromo, etc. Além disso, como o revestimento é um processo físico, quase não tem efeito no desempenho do próprio material do produto.

7. O nível de qualidade que os produtos de revestimento podem atingir: Adesão: sem derramamento. Resistência ao desgaste RCA: 200-300 vezes. Dureza: 1H-3Os materiais HABS+PC geralmente são friccionados por 1H a 500g; Os materiais PMMA podem atingir 3H ou até 4H. Outros, como alta e baixa temperatura, choque quente e frio, teste de névoa salina, teste ultravioleta, teste de cosméticos, teste de suor anti-artificial, etc., podem atender aos requisitos convencionais.

8. Limitação de tempo do processo de produção: Como o revestimento metálico oxida e escurece quando exposto ao ar por um longo tempo, a velocidade de oxidação de diferentes materiais é diferente. Entre eles, o revestimento de estanho tem a velocidade de oxidação mais rápida e obviamente irá escurecer após 8H. Além disso, se o primer UV for deixado por muito tempo, a película de tinta ficará muito espessa, o que também afetará a adesão da camada de revestimento. Portanto, o intervalo de tempo entre os processos UV de primer, revestimento e revestimento superior UV é geralmente limitado a 8-12 horas com base na experiência operacional real.

9. Revestimento UV e características de construção do revestimento: Os revestimentos UV de primer e de revestimento superior usados ​​para revestimento têm duas diferenças óbvias em comparação com os revestimentos UV de spray de plástico comuns:
(1) O teor de sólidos da composição do material de revestimento é alto e o UV do primer é o mais alto;
(2) Não contém e não pode adicionar solventes inertes usados ​​na pulverização comum, e solventes especiais devem ser especialmente formulados.

Portanto, a quantidade e o custo unitário de revestimento do produto são significativamente maiores do que a pulverização de plástico comum. Além disso, os requisitos de primer UV, revestimento superior UV e concentrado de cor na faixa de energia UV também são mais rigorosos do que o UV comum. Geralmente, o primer UV requer 800-1000mj/cm², e o revestimento superior UV requer 900-1100 mj/cm². Os concentrados de cores de diferentes cores ajustam a energia da lâmpada UV de acordo com a situação real. Os requisitos de filtragem durante a produção de UV também são mais rigorosos do que os UV de plástico comum e geralmente requerem filtragem com um filtro de cerca de 600 mesh. Os requisitos de espessura do filme UV são 18-25um para o primer e 18-22um para o acabamento.