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真空镀膜是真空气相沉积的简称,是在真空条件下,将金属或非金属作为源材料转化成原子、离子或等离子体(气相),并在工件表面沉积具有某种特殊功能薄膜的技术。

真空镀膜可使工件表面具有耐磨损、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰等许多超越其本身的优越性能,达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。
因此真空镀膜技术被誉为最具发展前途的重要技术之一,并已在高技术产业化的发展中展现出诱人的市场前景。这种新兴的真空镀膜技术可在国民经济各个领域得到应用,如航空航天、汽车、新能源、电子、信息、医疗、石油化工、军事、稀土产业等领域,其广泛的应用领域正在给传统的表面处理手段带来强大的冲击。


与目前最常见的电镀相比,空镀膜有着其不可替代的优势:



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镀膜种类广泛,理论上可镀任何材料


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膜层控制精确,可以实现纳米精细加工


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环保无害,无传统电镀的废液、废气污染


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膜层性能优异、节约金属材料等一系列优势


根据真空镀膜的特性,薄膜可分为:


硬质膜——主要用于切削和耐磨

润滑膜——运转部件的减摩擦、抗腐蚀膜

功能膜——具有光电磁等特性


市场应用


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汽车、航空航天、军事等先进制造行业应用


国内热作模具随着压铸专业的突飞猛进,也取得了很大的进步,以发动机缸体、变速箱壳体为代表的精密复杂模具的开发和制造及市场使用。热作模具加工方法、设备已逐渐与国际靠拢,差距在缩小,但高精尖加工设备大多依赖进口。尤其在高端、大型(2000 吨以上)压铸装备、模具设计、铸件品质、智能化程度等方面均与国外有较大差距,在精密复杂模具制造技术,新型模具材料,模具表面处理等核心技术方面没有成熟的经验,自主开发产品废品率高,往往受制于人。
因此,需要发展我国表面涂层配套技术,快速突破模具制造技术的瓶颈,适应模具材料热处理技术、模具冷却技术、模具适应自动化。达到提高寿命、提高生产效率、降低故障等目的,真正实现国产化、标准化。


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稀土产业---防腐蚀膜的应用


钕铁硼是第三代稀土永磁材料,表面防护是磁材生产的重要技术环节,目前国内外常用的磁材表面镀层为电镀锌、镍、镍铜镍等。但普遍存在膜层附着力低、磁能积下降,电镀污染环境等诸多问题。随着欧盟新环保草案要求在电子产品生产中减少使用电镀或化学镀,选用环保无污染的绿色制造技术尤为重要。因此,真空镀膜技术在烧结NdFeB 磁体高强耐腐蚀方面的应用前景广阔。
该技术为绿色环保的先进制造新技术,是磁铁行业表面处理最有生命力的新方法。国外 70%的磁铁产品表面防护均采用真空镀膜技术,而且镀层系列单一,多数以镀铝为主。即使这样,国内却依然主要以电镀为主开展表面处理加工业务。随着环保的严格要求,电镀方法已不适应大规模应用,亟需转型升级为真空镀膜的新方法。
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Low-E 玻璃市场


Low-E 玻璃全称 Low Emitting Glass ,又称低辐射玻璃,是在玻璃表面镀上单层或多层金属或其他化合物组成的膜系产品,所镀的膜层具有极低的表面辐射率。
与普通玻璃及传统的建筑用镀膜玻璃相比,Low-E 玻璃具有以下明显的优势和特点:
1)优越的热学性能
有关研究表明,玻璃内表面的传热是以辐射为主,占总传热量的 58%,因此,最有效的减少玻璃热损失的方法就是改变玻璃表面的辐射率。Low-E 玻璃具有良好的阻隔热辐射透过的作用,用 Low-E玻璃制造建筑物门窗,可大大降低因辐射而造成的室内与室外热能的传递,达到理想的节能效果。
 在寒冷的冬季,Low-E 玻璃将室内暖气及室内物体散发的热辐射绝大部分反射回室内,保证室内热量不向室外散失,从而节约取暖费用,而且在炎热的夏季,它还可以阻止室外地面、建筑物发出的热辐射进入室内,节约空调制冷费用。
2)优越的光学性能
 Low-E 玻璃对太阳光中的可见光具有高的透射比,可达 80%以上,而反射比则很低,这使其与传统的镀膜玻璃相比,光学性能大为改观。 
 低于普通阳光控制镀膜玻璃的可见光反射率,因此从室外看,外观更透明、清晰,既保证了建筑物良好的采光,又避免了以往大面积玻璃幕墙、中空玻璃门窗光反射所造成的光污染现象,营造出更为柔和、舒适的光环境。Low-E 玻璃还能够阻挡大量的紫外线透射,可以防止室内的物品褪色。
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真空镀膜技术的其它工程需求


1)新能源---光学性能

    光伏发电中,硅表面沉积几十纳米特定厚度的 MgF2、SiO2、TiO2等陶瓷减反膜组合,可提高太阳光吸收率达 97%以上,大幅提高光伏发电效率。 眼镜、光学镜头皆可采用减反膜来提高其透光性、耐磨性。

2)生物医用---硬质润滑膜+生物相容性

    外科手术用刀具,已趋向采用真空镀膜沉积高硬度且无毒性的硬质膜。与血液接触的血管支架、心脏瓣膜,可沉积 DLC 膜,抑制血小板凝固、耐蚀、无毒性,生物相容性好。与体液接触的人工髋、膝关节,也可沉积 DLC 膜,润滑、耐磨,而且可以阻挡人工关节中的金属有毒元素向体内渗透。


3)装饰行业---耐腐蚀、耐磨、色彩

      高端手表外壳、表盘及表链,手机(如 iPhone)外壳、框架,珠宝行业等,都需要沉积各种五颜六色的硬质涂层,以实现其美观、耐用的需求。其它如卫浴、家装、等拥有一个庞大的装饰镀膜市场。

(青岛优百宇真空设备股份有限公司主营多弧离子真空镀膜设备、磁控溅射真空镀膜设备、中频磁控真空镀膜设备、蒸发真空镀膜设备、光学真空镀膜设备、卷绕式真空镀膜设备、DLC工模具镀膜设备,导电膜镀膜生产线和连续式磁控溅射镀膜生产线以及真空镀膜加工,hiarctow.com)

来源:钕铁硼表面绿色防护知识产权联盟


2020年06月11日

真空镀膜技术及其工程应用

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