真空镀膜知识培训

①蒸发真空镀：在真空条件下，将材料加热并蒸 发到基片上，称为真空蒸发镀。 ②溅射真空镀：利用各种材料在气相间、气相和 固体基体表面间所产生的物理、化学过程而沉积 薄膜的方法。它又可以分为物理气相沉积。物理 气相沉积可分为利用加热膜材而产生热蒸发沉积、 利用气体放电产生的正离子轰击阴极（靶材）所 产生的溅射沉积、将蒸发和溅射结合起来的离子 镀以及分子束外延。我们称之为溅射真空镀。
八、塑料真空镀膜常见问题分析
真空镀膜技术是一个多学科综合的产
物，其工艺过程也必然涉及多方面的技术知
识，生产上出现的技术问题也非单纯的涂料 技术可以解决的，需进行多学科的综合分 析。首先，塑料基材的质量要合乎真空镀膜 的要求，基材成型加工不当时，容易出现各 种缺陷，直接或间接影响真空镀膜质量。
问题及现象 基材放气
三、什么叫作真空镀膜技术：
在真空条件下利用某种方法，在固 体表面上镀一层与基体材料不同的薄层 材料，也可以利用固体本身生成一层与 基体不同的薄层材料。这就是真空镀膜 技术。在固体表面上镀上一层薄膜，就 能使该基体材料具有许多新的物理和化 学性能。因此，真空镀膜技术又称表面 改性技术。
四、真空镀膜分为哪几种：
镍-铁，铁-钴，金-银-金等。金属化合物型的镀 膜材料有：SiO2 、 Ti3O5 、 SnO2 、MgF2 、 ZnS等。 在众多镀膜材料中，以铝材的应用最多，这是因 为铝在真空条件下，蒸发湿度较低，易操作。铝镀膜 层对塑料的附着力强，富有金属光泽；铝镀膜层还能 够遮蔽紫外线，对气体阻隔性也很好。另外，高纯度 的铝价格比较便宜，这是其他镀膜材料所不及的。铝 的反射率高，厚度40nm铝镀膜层的反射率达90%。
可能原因 基材表面有低密度区域
改进措施 更换基材牌号 增加涂料固含量，增加涂层 交联密度 两道涂层或多道底涂 提高蒸发速率 清洁表面，或更换基材牌号
基材表面有油污 底涂层部分 手接触过基材表面 脱落 扩散泵返油
尽量不要手摸
采用加档油装置等措施
镀膜操作不好
底涂有污物或尘粒 镀膜仓已脏 镀膜有污点 喷涂的空气管路有污物 或瑕疵 喷涂车间空气流过大
真空镀称为干镀：
①一般用此方法镀膜不易受污染，可获得纯度高、致 密性好、厚度均匀的膜层，对空气环境不会产生污 染。 ②真空镀膜材料和基体材料有广泛的选择性，可以制 备各种不同的功能性膜层（如玻璃、陶瓷、塑料、 木板等）。 ③薄膜结构在化学组成上可分单质膜、化合物膜。在 薄膜功能上，可分为装饰膜。例如：防腐蚀膜、硬 质膜、隔热膜、超导膜，显示存贮膜及防辐射膜等。 ④薄膜与基体附着强度好，膜层牢固，对环境无污染。
涂层湿膜留置闪干时间 固化不足
膜厚 工作仓温度
检查固化面辐照能量强 度 检查紫外灯效率 检查固化工艺过程 确定合适镀膜厚度 紫外光源进行充分风冷 调整灯距 降低总辐照剂量，提高 履带机走速，关闭部分 光管，拉远灯距 降低留置闪干烘烤温度 调整紫外灯管排布，湿 物物件均匀固化，避免 局部过热
固化后黄变
特
别
注 意
1、设备停用时，镀膜室要 保持真空状态，减少内 表面内气体的吸附，防 止氧化。 2、冷却水通畅下才能对扩 散泵进行加热，未经充 分冷却的泵不得与大气 接触，防止氧化。
3、要保证机器内扩散泵和机械泵的油 定期检查和更换。 4、设备运行中遇有停电或其它事故发 生，须先停扩散泵，关精抽阀，前 置阀和真空计。 5、产品做完下班后，关了扩散泵后须 待温度降低至60℃后才能关维持泵。
改进措施 选用放气量小的基材，或 对基材进行真空加热预处 理 调整距离 检修 维修真空泵，或换泵油 更换蒸发源或阴极 待真空度达到要求后再镀 膜 适当降低真空度 调整涂料固化工艺或涂料 配方 彻底清洗并干燥
加大蒸发速率 调整镀膜厚度 调整光固化工艺或调整配 方
问题及现象 镀铝膜层光 亮度不好 蒸发速率低
＜0.1% ＜10% ＜90%
金属、非金属 易分解或蒸汽压较高的 金属、化合物等材料 金属、塑料、玻璃等 略差~较好
材料镀膜
可镀基材 附着力
优、缺点
应 用源自文库
可镀基材广泛，附着力差
可镀基材广泛，在低温 可镀多种合金膜
装饰膜、光学膜、电学膜、 装饰膜、光学膜、电学 磁性膜等 膜、磁性膜等
六、真空镀膜材料
③电子枪真空镀：在真空环境中，灯丝经 加热发射热电子，受束极及阳极加速变 成带状高能电子束。在偏转磁场作用下 电子束旋转270°角入射到坩埚靶材上， 其能量达到一万电子伏特，传递给靶材 实现电能→热能转换，在电子束轰击区 域内，靶材表面温度迅速升高及熔化直 至蒸发。称为电子枪真空镀。通常也称 之为光学镀膜。
真空镀膜材料即是通过真空镀膜技术镀到 基材上的成膜材料，以金属和金属氧化物为主。 镀膜材料的性质直接关系到真空镀膜的质量和性 能，镀膜材料不同，厚度不同，所得镀膜层性能 和色泽也不一样。如镀铝层的连续性好于银、铜 镀膜层，镀层厚度达到0.9nm即可导电，达到 30nm时，其性能就和固态铝材相同。银镀层小于 5nm时不能导电，铜镀层对基材附着力较差，且容 易被氧化。真空镀膜材料品种繁多，单金属型镀膜 材料有：铝、锡、铟、钴、镍、铜、锌、银、金、 钛、铬、钼、钨等。合金型的镀膜材料有镍-铬，
磁 控 溅 射 法
磁控溅射法又称高速低温溅射法。 目前磁控溅射法已在电学膜、光学膜和 塑料金属化等领域得到广泛应用。磁控 溅射法是在1.3×10-1pa(10-3Torr)左右的 真空中充入惰性气体，并在塑料基材(阳 极)和金属靶材(阴极)之间加上高压直流 电，由于辉光放电产生的电子激发惰性 气体，产生等离子体。等离子体将金属 靶材的原子轰出，沉积在塑料基材上。
真空蒸发镀膜法与磁控溅射镀膜法比较
真空镀膜方式 表 面 镀前处理 离子穿透深度 蒸发镀膜 基材上底涂层、真空脱气 只在表面附着 磁控溅射镀膜 基材上底涂层，真空脱气 有一定深度的穿透
处理过程
离子 中性激发电子 热中性粒子
可选用 难于选用
—— —— 100%
金属 蒸汽压特别低的金属、化 合物等材料 金属、塑料、玻璃等 略差
保证一定的真空度
仔细过滤涂料 清理镀膜仓 清理或加装过滤器 找出原因
塑料成型过程中有气体逸出或表面麻点 检查模具、改进工艺，或直 接更换材料
问题及现象 铝液滴飞溅
可能原因
改进措施 控制好预熔操作 控制好电流升高速率 掌握好蒸发功率 调节好张力，保证接触良好 更换厚度均匀的牌号 调低溶剂挥发速率 清理、干燥管路 除湿干燥，或添加慢挥发溶 剂 替换吸湿性组分，或添加慢 挥发溶剂
蒸发镀膜时电流升高过快 局部灼伤 蒸发镀膜时功率过大 卷绕镀膜时薄膜基材松弛和冷却 辊接触不好 纹路 薄膜基材厚度不均，使卷绕张力 不平衡 溶剂全部挥发完之前水汽凝露 湿晕，泛白外观 喷涂管路内有水分 涂装现场湿度过高 配方含有较多吸湿性组分
问题及现象 彩虹，底漆菱形 扭曲 漆膜呈星形“咬 底”
可能原因 底漆下层固化不好，漆膜层相 对移动，或面漆温度太高，或 镀膜太薄 涂料组分或溶剂渗入基材或底 漆
被镀塑料基材应与真空镀膜材料有良好的 附着结合强度，塑料与金属镀层的结合强度和 塑料本身的极性等结构因素密切相关。一般认 为聚酯类材料和镀铝膜层的结合力最强，在保 证表面洁净的条件下可以直接进行真空镀膜， 如大规模生产的PET真空镀膜。铝镀膜层PP、 PE、等弱极性基材的附着力差，PC和硬质PVC 则介乎其间。
八、真空镀膜机操作工艺流程：
首先开水、电、气→总电源→开维持 泵→开扩散泵加热→开粗抽泵 →开预抽阀 →关预抽阀→开粗抽阀→开罗茨泵→如有 离子轰击，开轰击30秒，关轰击→ 开真空 计→当真空到6.0—7.0pa时，关粗抽阀→ 开前置阀→开精抽阀，当真空达到7×10 3pa，开转架→开始镀膜操作→镀膜完毕后， 关闭真空计、离子源→关精抽阀，前置阀 →关罗茨泵→开充气阀，取件→上料，反 复开始操作。
真空镀膜知识培训
（生产二部）
2006/12/18
龙海市角美开发区南北一路
TEL:(0596) 6766351 FAX:(0596) 6766353
一、真空的定义：
什么是真空？
真空指低于该地区大气压的稀 薄气体状态。
二、什么是真空度：
处于真空状态下的气体稀薄程度通 常用“真空度高”和“真空度低”来表示。 真 空度高表示真空度“好”的意思。真空度低 表示真空度“差”的意思。低真空（一般在 760—10托）；中真空（一般在10—10 – 3 托）；高真空（一般在10 - 3—10 -8托）； 超高真空（一般在10-8—10 -12 ）。 注:1托=133.322pa 1pa=7.5×10-3托
改进措施 检查相关工艺过程
检查底层固化固化情况和底 漆溶剂
光固化真空镀膜涂料应用常见工艺问题及解决方案
问题 现象描述 涂层白化，层间附着力下降 涂层表面不干 层间附着力差，深指纹印 镀膜太厚，易龟裂 镀膜太薄，易现彩虹 塑料基材变形熔融 可能原因 不良溶剂包埋于固化膜 内固化受阻 辐照能量不足 镀膜厚度不合适 过度受热 解决措施 调整留置闪干时间和温 度（60℃±5℃）
可能原因
基材离蒸发源太近 真空系统泄漏，可能进入太多氧气 真空镀膜有黯 真空泵抽气能力低 淡的杂色，出 蒸发源或阴极损坏 现蓝色、黄色 镀膜时真空镀较低 或黑色 真空度过高，夹具和基材放气 底涂层放气 夹具、挂笼或卷绕机有积垢，或残存 的洗涤剂 蒸发速率太低 镀膜龟裂呈鳞 镀膜太厚 镀膜收缩率与底漆相差太大，或底漆固 片状 化不好
检测光源辐照强度，与参考 辐照强度范围比较 参考强度范围：6~9J/cm2
被镀件离灯太近 过度辐照引起黄变，通 常在24H内黄色褪去
涂层可轻易刮去 霜化外观
固化不均匀 辐照固化前适当烘烤
八、真空镀膜 与化学镀的区别：
化学镀又称水电镀，也可称为湿镀。 一般用此方法镀膜，成本高，膜厚不 均匀，厚度难于控制，而且会产生大 量的废液而造成公害。
蒸发法与磁控溅射法的比较
磁控溅射法与蒸发法相比，具有镀膜层与基材的 结合力强，镀膜层致密、均匀等优点。真空蒸发镀膜 法需要使金属或金属化合物蒸发气化，而加热温度又 不能太高，否则气相蒸镀金属会烧坏被镀塑料基材， 因此，真空蒸镀法一般仅适用于铝等熔点较低的金属 源，是目前应用较为广泛的真空镀膜工艺。相反，溅 射镀膜法是利用高压电场激发产生等离子体镀膜物质， 适用于几乎所有高熔点金属、合金及金属化合物镀膜 源物质，如铬、钼、钨、钛、银、金等。而且它是一 种强制性的沉积过程，采用该法获得的镀膜层与基材 附着力远高于真空蒸镀法，镀膜层具有致密、均匀等 优点，加工成本也相对较高。
七、基材适镀性特征
真空镀膜虽然适合的基材种类很多，但仍 以塑料或其他高分子材料基材为主，原则上， 绝大多数的聚合物材料都可用于真空镀膜。因 聚合物材料的本身的品种较多，性能相差较 大，对真空镀膜的适应性也可能不同。作为真 空镀膜的塑料基材，其最基本的性能应包括附 着性能、真空放气量和耐热性等几方面指标。
五、真空镀膜工艺
根据真空镀膜气相金属产生和沉积
方式，塑料真空镀膜的方法主要分为热 蒸发镀膜法和磁控溅射镀膜法。
蒸发镀膜和磁控溅射镀膜工艺的示意图：
基材
靶 电源
窗
蒸发源
等离子体
基材
泵 气体 蒸发镀 泵 溅射镀
真空蒸发镀膜法
真空蒸发镀膜法就是在1.3×10-2~ 1.3×10-3pa (10-4~10-5Torr)的真空中以电阻加热镀膜材料，使 它在极短时间内蒸发，蒸发了的镀膜材料分子沉 积在基材表面上形成镀膜层。真空镀膜室是使镀膜 材料蒸发的蒸发源，还有支承基材的工作架或卷绕 装置都是真空蒸发镀膜设备的主要部分。镀膜室的 真空度、镀膜材料的蒸发速率、蒸发距离和蒸发源 的间距，以及基材表面状态和温度等都是影响镀膜 层质量的因素。