Установки для вакуумного напыления

5.1. Вакуумные технологии.

Оптические – с применением ионных, ионно-плазменных и молекулярных пучков с возможностью получения покрытий высокой группы прочности.

Упрочняющие – с использованием ионных, ионно-плазменных источников низких и средних энергий, позволяющих получать покрытия с высокими физико-механическими и химическими свойствами.

Защитно-декоративные и коррозионностойкие – с применением ионно-плазменных источников, позволяющих наносить покрытия в широком спектре цветов при пониженных температурах на различные материалы.

Алмазоподобные – с использованием ионно-плазменных источников, позволяющих получать покрытия высокой твердости и низким коэффициентов трения.

Вакуумная металлизация – с применением ионно-плазменных источников, источников тлеющего разряда, позволяющих получать качественные покрытия на различные материалы.

Оборудование для формирования качественных вакуумных пленок комплектуется современными анализаторами плазменных процессов, а также технологическими источниками плазмы разных классов, что делает установки вакуумного напыления универсальными и позволяет улучшить вакуумные покрытия.

1. При вакуумной металлизации Al, Cr, Ni снижается пористость, увеличивается адгезия.

2. При нанесении вакуумных покрытий из сульфидов ZnS, фторидов MgF₂ значительно возрастает адгезия, плотность покрытия.

3. При вакуумном нанесении окислов Al₂O₃, TiO₂, Cr₂O₃, ZrO₂, V₂O₃ снижается поглощение, возрастает адгезия.

4. При вакуумном напылении карбидов, нитридов, карбонитридов TiN, TiCN, ZnN, CrN, AlCrN, AlTiN возрастает адгезия и плотность покрытия.

Вакуумные напылительные установки могут работать в ручном, полуавтоматическом и автоматическом режиме работы.

I. Вакуумное оборудование для реализации технологии вакуумного напыления защитно-декоративных покрытий включает:

• ионно-плазменные источники;

• магнетроны,

• ионные источники газа,

• источники тлеющего разряда,

• вакуумные дуговые испарители.

Сочетание данных технологических источников, а также применение импульсных блоков питания позволяет формировать покрытия широкого спектра цветов на изделиях из различных материалов при пониженных температурах. Для обеспечения воспроизводимости результатов, вакуумные установки комплектуются приборами анализа плазмы. Помимо этого, особенно для вакуумных декоративных покрытий и вакуумной металлизации, изготавливаются электролитно-плазменные установки УПП, которые предварительно подготавливают поверхность, повышают ее качество на 2-3 класса (уменьшают шероховатость), тем самым обеспечивают получение покрытий с высокими свойствами.

 

II. В основу создания вакуумного оборудования для реализации технологий вакуумного напыления упрочняющих покрытий, начиная с 1980 г., заложен цикл работ исследования поверхности при взаимодействии ионных потоков с поверхностью подложки, отработки конструкций технологических источников, блоков питания и управления, приборов анализа остаточной среды, и других элементов вакуумных систем. В процессе данных работ исследованы физико-механические и химические свойства покрытий в зависимости от параметров технологического процесса, в частности:

• влияние ионной обработки, как ионами материала катода, так и ионами газа;

• температурные процессы, происходящие при формировании структур;

• структурно-фазовые превращения при получении покрытий.

В результате чего, были разработаны вакуумные технологии нанесения упрочняющих покрытий на различную подложку и создан ряд вакуумных установок.

III. Применение различных технологических источников, таких как магнетронные, резистивные, электронно-лучевые, ионные (в режиме очистки и в режиме ассистирования) в установках для реализации вакуумной технологии по осаждению оптических покрытий с приборами оптического контроля позволяет формировать воспроизводимые от цикла к циклу сложные функциональные покрытия (токопроводящие, просветляющие, отражающие, интерференционные и т.д.) с неравномерностью по толщине не более 3%.

IV. DLC покрытия или алмазоподобные (иначе говоря, аморфные углеродные покрытия), получаемые при реализации вакуумной технологии, обладают широким спектром свойств - высокая твердость, износостойкость, коррозиостойкость, тем самым защищая изделия от агрессивных сред в течение долгого времени и увеличивая срок службы в несколько раз.

Рабочая температура DLC покрытия до 350⁰С. Эксплуатация при более высоких температурах приводит к росту коэффициента трения, в результате чего алмазоподобные покрытия изнашиваются быстрее.

DLC покрытия хорошо зарекомендовали себя и успешно применяются в машиностроении, медицине, оборонной промышленности, производстве товаров народного потребления.

Состав вакуумной установки для нанесения алмазоподобных DLC покрытий:

• размеры камер:

• диаметр, мм – 500-2000;

• высота или длина, мм – 500-2500;

• вакуумные камеры вертикального и горизонтального исполнения;

• турбомолекулярный насос;

• форвакуумный агрегат;

• форвакуумные клапаны;

• высоковакуумный пневмозатвор с пневмоцилиндром;

• сепарированные источники плазмы с электронным поджигом и импульсными блоками питания;

• ионный источник газа с импульсным блоком питания;

• система нагрева подложек с блоком управления и контроля температуры фирмы Siemens;

• система гидравлическая SMC, FESTA;

• система пневматическая SMC, FESTA;

• система контроля качества очистки поверхности и анализа остаточной среды PPC 1000;

• расходомеры технологического газа с комплектом натекателей;

• комплект технологической оснастки с блоком управления и приводом вращения;

• вакуумметр;

• стойка питания;

• бесконтактный прибор контроля температуры.