Вакуумное напыление – это процесс нанесения тонкого слоя материала на поверхность другого материала. Эта технология применяется во многих отраслях промышленности, включая производство электроники, автомобилей, украшений и т.д.
Вакуумные насосы являются неотъемлемой частью установки напыления и играют важную роль в процессе нанесения покрытий на поверхность. Они обеспечивают создание и поддержание вакуума в камере установки, что позволяет контролировать процесс напыления и получать высококачественное покрытие. В этой статье мы рассмотрим подробно технологию вакуумного напыления и поможем вам подобрать идеальный вакуумный насос для вашего производства.
Преимущества и недостатки напыления в вакууме
Методы вакуумного напыления
Существует несколько методов вакуумного напыления. Рассмотрим некоторые из них:
- Метод ионной плазмы (Ion Plating, IP). В этом методе используется ионизированный пар материала, который осаждается на поверхность детали. Имеет преимущества в производительности и качестве покрытий, но требует высоких затрат.
- Метод физического осаждения из пара (Physical Vapor Deposition, PVD). В этом методе используется пар материала, который осаждается на поверхность детали. Может быть применен для создания различных покрытий с различными свойствами.
- Метод химического осаждения из газовой фазы (Chemical Vapor Deposition, CVD). В этом методе используются газы, которые взаимодействуют на поверхности детали, образуя покрытие. Имеет преимущества в возможности создания покрытий на внутренних поверхностях деталей.
- Метод электростатической распылительной суспензии (Electrostatic Spray Deposition, ESD). В этом методе используется электрически заряженная суспензия материала, которая распыляется на поверхность детали.
- Метод магнетронного напыления (Magnetron Sputtering, MS). В этом методе используется магнитное поле, которое ускоряет ионизированные частицы материала, осаждающиеся на поверхность детали.
- Метод катодного распыления (Cathodic Arc Deposition, CAD). В этом методе используется катод, который подвергается высоковольтному импульсному разряду. В результате образуется плазма, высокоскоростная часть которой образует покрытие на поверхности детали.
Каждый из этих методов имеет свои особенности и может быть более эффективным для определенных задач и материалов.
Конструкция вакуумных установок для напыления
Вакуумные установки для напыления делятся на несколько типов. Основными элементами, которые есть в любой установке, являются вакуумная камера, насосы для создания и поддержания вакуума, система подачи и регулирования газов и испарительные устройства, в том числе катоды, для создания ионов для напыления.
Сама вакуумная камера может быть выполнена из различных материалов, таких как стекло, нержавеющая сталь, титан, алюминий, пластик и другие. Конструкция камеры должна обеспечивать высокую герметичность, иметь возможность быстрой и надежной загрузки/выгрузки деталей, а также обладать специальными устройствами для чистки/предварительного обработки деталей перед нанесением покрытия.
Система насосов для создания вакуума может быть представлена различными типами насосов, такими как механические, молекулярные, ионные, турбомолекулярные и другие, которые используются в зависимости от требуемого уровня вакуума и особенностей процесса напыления.
Система подачи и регулирования газов также может иметь разные устройства, например распылители для равномерной подачи газов на поверхность деталей, различные манометры и дозаторы для контроля напыляемого материала.
Испарительные устройства представлены различными типами катодов, которые с помощью электрических разрядов испаряют материал и создают ионы для напыления на поверхность деталей. Это могут быть катоды с дуговым разрядом, катоды с магнетронным разрядом, катоды с импульсным разрядом, катоды с эмиссией излучения (ЭРЭ) и другие типы.
Дополнительно в конструкции вакуумных установок для напыления могут присутствовать атомизаторы, электронные пучки, плазменные установки и другие устройства для создания покрытий с уникальными свойствами.
В целом, конструкция вакуумных установок для напыления может быть сильно различаться в зависимости от типа напыляемого материала, формы и размеров деталей, требуемого уровня вакуума и других факторов.
Принцип напыления в вакууме
Принцип напыления в вакууме заключается в использовании вакуумной камеры, в которой создается низкое давление, для осаждения покрытия на поверхность детали.
Процесс начинается с подготовки поверхности детали, которая очищается от грязи, жира и других загрязнений, это необходимо для того, чтобы поверхность была гладкой и равномерной, что обеспечит качество покрытия. Затем деталь помещается в вакуумную камеру.
После того, как вакуумная камера достигает требуемого низкого давления, используется источник питания для создания разряда или нагревателя для испарения материала. В зависимости от метода, используется различное оборудование и материалы для напыления.
После того, как материал начинает испаряться или образовываться разряд, он наносится на поверхность детали в виде покрытия, которое начинает образовывать равномерную поверхность.
Процесс напыления в вакууме может варьироваться в зависимости от типа используемого оборудования, материала и желаемой толщины покрытия.
Вакуумные насосы для нанесения тонких пленок
Для создания и поддержания вакуума в процессе напыления тонких пленок используются специальные вакуумные насосы. Вакуумный насос — это устройство, которое создает разрежение в замкнутой емкости, удаляя молекулы газа и других паров из системы.
В зависимости от требуемого уровня вакуума и особенностей процесса напыления, могут использоваться различные типы вакуумных насосов. Рассмотрим некоторые из них:
- Механические насосы (пластинчато-роторные, винтовые, насосы Рутса и др.). Эти насосы могут достигать среднего уровня вакуума до 1,3х10-1 Па, их основным преимуществом является относительная дешевизна и простота в обслуживании.
- Ионные насосы. Эти насосы также могут достигать очень высоких вакуумных уровней (10-1 –10-7 Па), путем использования электрического поля для уловления и удаления молекул газа из системы.
- Турбомолекулярные насосы. Эти насосы могут достигать очень высоких вакуумных уровней (10-1 – 5*10-6 Па), используя комбинацию вращающихся лопастей и турбин для создания направленного потока из газа или паров.
- Криогенные насосы (крионасосы). Эти насосы используются для удаления молекул газа, замораживая их на низкой температуре, что позволяет достигнуть очень высоких вакуумных уровней (до 10-11 Па).
Каждый из этих типов вакуумных насосов имеет свои особенности и преимущества в зависимости от требований конкретного процесса напыления тонких пленок. Все они играют важную роль в создании и поддержании вакуума в системе напыления тонких пленок.
