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PVD-真空镀膜技术问题解答

作者: cnpim CNPIM 2013年06月08日
PVD相关技术问题解答

 

Q1: 请问什么是PVD?

A1: PVD是英文Physical Vapor Deposition的缩写,中文意思是“物理气相沉积”,是指在真空条件下,用物理的方法使材料沉积在被镀工件上的薄膜制备技术。

Q2: 请问什么是PVD镀膜? 什么是PVD镀膜机?

A2: PVD(物理气相沉积)技术主要分为三类,真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜。相对于PVD技术的三个分类,相应的真空镀膜设备也就有真空蒸发镀膜机、真空溅射镀膜机和真空离子镀膜机。近十多年真空离子镀技术的发展是最快的,它已经成为了当代最先进的表面处理方法之一。我们通常所说的PVD镀膜,指的就是真空离子镀膜;通常所说的PVD镀膜机,指的也就是真空离子镀膜机。

 

Q3: 请问PVD真空镀膜的原理是什么?

A3: 离子镀膜(PVD镀膜)技术,其原理是在真空条件下,采用低电压、大电流的电弧放电技术,利用气体放电使靶材蒸发并使被蒸发物质电离,在电场的作用下,使被蒸发物质或其反应产物沉积在工件上。我们另有一篇文章专门讲解PVD真空镀膜原理,可点击进入查看。

 

Q4: 请问PVD镀膜与传统的化学电镀(水电镀)相比有何优点?

A4: PVD镀膜与传统的化学电镀的相同点是,两者都属于表面处理的范畴,都是通过一定的方式使一种材料覆盖在另一种材料的表面。两者的不同点是:PVD镀膜膜层与工件表面的结合力更大,膜层的硬度更高,耐磨性和耐腐蚀性更好,膜层的性能也更稳定;PVD镀膜可以镀的膜层的种类更为广泛,可以镀出的各种膜层的颜色也更多更漂亮;PVD镀膜不会产生有毒或有污染的物质。

 

Q5: 请问PVD镀膜能否代替化学电镀?

A5: 在现阶段,PVD镀膜是不能取代化学电镀的,并且除了在不锈钢材料表面可直接进行PVD镀膜外,在很多其他材料(如锌合金、铜、铁等)的工件上进行PVD镀膜前,都需要先对它们进行化学电镀Cr(铬)。PVD镀膜主要应用在一些比较高档的五金制品上,对那些价格较低的五金制品通常也只是进行化学电镀而不做PVD镀膜。我们也可以看看真空镀、水镀和电镀的解释,了解更多这几种电镀方式的特性。

 

Q6: 请问采用PVD镀膜技术镀出的膜层有什么特点?

A6: 采用PVD镀膜技术镀出的膜层,具有高硬度、高耐磨性(低摩擦系数)、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点,膜层的寿命更长;同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能。

 

Q7: 请问PVD能在镀在什么基材上?

A7: PVD膜层能直接镀在不锈钢以及硬质合金上,对锌合金、铜、铁等压铸件应先进行化学电镀铬,然后才适合镀PVD。

 

Q8: 请问PVD镀膜能够镀出的膜层种类有那些?

A8: PVD镀膜技术是一种能够真正获得微米级镀层且无污染的环保型表面处理方法,它能够制备各种单一金属膜(如铝、钛、锆、铬等)、氮化物膜(TiN[钛金]、ZrN〔锆金〕、CrN、TiAlN)和碳化物膜(TiC、TiCN),以及氧化物膜(如TiO等)。真空镀钛的应用目前已经越来越广泛。

 

Q9: 请问PVD镀膜膜层的厚度是多少?

A9: PVD镀膜膜层的厚度为微米级,厚度较薄,一般为0.1μm~5μm,其中装饰镀膜膜层的厚度一般为0.1μm~1μm,因此可以在几乎不影响工件原来尺寸的情况下提高工件表面的各种物理性能和化学性能,并能够维持工件尺寸基本不变,镀后不须再加工。

 

Q10: 请问PVD镀膜能够镀出的膜层的颜色有哪些?

A10: 我们目前能够做出的膜层的颜色有深金黄色,浅金黄色,咖啡色,古铜色,灰色,黑色,灰黑色,七彩色等。通过控制镀膜过程中的相关参数,可以控制镀出的颜色;镀膜结束后可以用相关的仪器对颜色值进行测量,使颜色得以量化,以确定所镀出的颜色是否满足要求。

 

Q11: 请问目前PVD镀膜技术主要应用在哪些行业?

A11: PVD镀膜技术的应用主要分为两大类:装饰镀和工具镀。装饰镀的目的主要是为了改善工件的外观装饰性能和色泽同时使工件更耐磨耐腐蚀延长其使用寿命;这方面主要应用五金行业的各个领域,如门窗五金、锁具、卫浴五金等行业。工具镀的目的主要是为了提高工件的表面硬度和耐磨性,降低表面的摩擦系数,提高工件的使用寿命;这方面主要应用在各种刀剪、车削刀具(如车刀、刨刀、铣刀、钻头等等)等产品中。

 

Q12: 请问PVD镀膜的成本是不是很高?

A12: 虽然使用PVD镀膜技术能够镀出高品质的膜层,但是PVD镀膜过程的成本其实并不高,它是一种性价比非常高的表面处理方式,所以近年来PVD镀膜技术发展得非???。PVD镀膜已经成为五金行业表面处理的发展方向。

 

Q13: 请问PVD真空镀膜设备主要由哪几部分组成?

A13: PVD真空镀膜设备主要由真空腔体、真空抽气机组、水冷系统、电源系统、控制系统等几大部分组成。

 

Q14: 请问真空腔体和真空抽气机组对PVD镀膜设备来说很重要吗?

A14: 两者都很重要,他们在很大程度上决定了PVD镀膜设备运行的稳定性和使用寿命。真空腔体所采用的材料的质量、腔体的厚度、腔体的水冷方式、腔体焊接方式和组装的气密性、腔体材料的放气率等对镀膜质量都有很大影响;真空抽气机组的抽气速率的稳定性、在不同真空度下的抽气能力以及真空抽气机组的故障率对整个镀膜系统的性能及连续运转能力的影响也非常大。所以这两者对PVD镀膜设备来>说都很重要。

 

Q15: 请问PVD镀膜设备是否很难操作?

A15: PVD镀膜设备非常成熟和可靠,操作和控制的自动化程度很高,所以比较容易操作。具有高中或中专文化程度的人员,经过一个月左右的培训后,一般就可以使用该设备进行镀膜、对设备进行维护以及对设备进行一些简单的维修了。每台镀膜机只需一个操作人员。

 

Q16: 请问在中国大陆是否有很多的PVD镀膜机制造商?

A16: 由于PVD镀膜系统是一个较为复杂的、科技和技术含量很高的设备,其中包含了真空技术、等离子体技术、偏压电源技术、PLC控制技术等很多先进科技,因此中国大陆有能力制造PVD镀膜机的厂商很少;类似在设计制造PVD镀膜机的同时也从事PVD镀膜服务且具有多年积累下来的设计、制造、使用和维护PVD镀膜机的经验的厂家就更少了

 

Q17. PVD镀膜膜层的特点 —

A17.采用PVD镀膜技术镀出的膜层,具有高硬度、高耐磨性(低摩擦系数)、很好的耐腐蚀性和化学稳定性等特点,膜层的寿命更长;同时膜层能够大幅度提高工件的外观装饰性能。

 

Q18.PVD镀膜(离子镀膜)技术的主要特点和优势 —

A18.和真空蒸发镀膜真空溅射镀膜相比较,PVD离子镀膜具有如下优点:

1 .膜层与工件表面的结合力强,更加持久和耐磨

2 .离子的绕射性能好,能够镀形状复杂的工件

3 .膜层沉积速率快,生产效率高

4 .可镀膜层种类广泛

5 .膜层性能稳定、安全性高(获得FDA认证,可植入人体)

 


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