工具镀膜基础知识

真空涂层技术的发展

真空涂层技术起步时间不长，国际上在上世纪六十年代才出现将CVD(化学气相沉积)技术应用于硬质合金刀具上。由于

该技术需在高温下进行(工艺温度高于1000oC)，涂层种类单一，局限性很大，因此，其发展初期未免差强人意。

到了上世纪七十年代末，开始出现PVD(物理气相沉积) 技术，为真空涂层开创了一个充满灿烂前景的新天地，之后在短短的二、三十年间PVD 涂层技术得到迅猛发展，究其原因，是

因为其在真空密封的腔体内成膜，几乎无任何环境污染问题，

有利于环保；因为其能得到光亮、华贵的表面，在颜色上，成熟的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之

间的任何一种颜色，可谓五彩缤纷，能够满足装饰性的各种需要；又由于PVD 技术，可以轻松得到其他方法难以获得的高硬

度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工装、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果；此外，PVD 涂层技术具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，因此，应用范围十分广阔，其发展神速也就不足为奇。

真空涂层技术发展到了今天还出现了PCVD(物理化学气相沉积)、MT-CVD(中温化学气相沉积)等新技术，各种涂层设备、各种涂层工艺层出不穷，如今在这一领域中，已呈现出百花齐放，百家争鸣的喜人景象。

与此同时，我们还应该清醒地看到，真空涂层技术的发展

又是严重不平衡的。由于刀具、模具的工作环境极其恶劣，对薄膜附着力的要求，远高于装饰涂层。因而，尽管装饰涂层的厂家已遍布各地，但能够生产工模涂层的厂家并不多。再加上刀具、

模具涂层售后服务的欠缺，到目前为止，国内大多数涂层设备

厂家都不能提供完整的刀具涂层工艺技术(包括前处理工艺、涂层工艺、涂后处理工艺、检测技术、涂层刀具和模具的应用技术等)，而且，它还要求工艺技术人员，除了精通涂层的专业知识以外，还应具有扎实的金属材料与热处理知识、工模涂层前表面预处理知识、刀具、模具涂层的合理选择以及上机使用的技术

要求等，如果任一环节出现问题，都会给使用者产生使用效果不理想这样的结论。所有这些，都严重制约了该技术在刀具、模具上的应用。

另一方面，由于该技术是一门介乎材料学、物理学、电子、化学等学科的新兴边缘学科，而国内将其应用于刀具、模具生产领域内的为数不多的几个骨干厂家，大多走的也是一条从国外引进先进设备和工艺技术的路子，尚需一个消化、吸收的过程，因此，国内目前在该领域内的技术力量与其发展很不相称，急需奋起直追。

3. PVD 涂层的基本概念及其特点

PVD 是英文“Physical Vapor Deposition”的缩写形式，意思

是物理气相沉积。我们现在一般地把真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀等都称为物理气相沉积。

较为成熟的PVD 方法主要有多弧镀与磁控溅射镀两种方式。多弧镀设备结构简单，容易操作。它的离子蒸发源靠电焊机电源

供电即可工作，其引弧的过程也与电焊类似，具体地说，在一定工艺气压下，引弧针与蒸发离子源短暂接触，断开，使气体放电。由于多弧镀的成因主要是借助于不断移动的弧斑，在蒸发源表面上连续形成熔池，使金属蒸发后，沉积在基体上而得到薄膜层的，与磁控溅射相比，它不但有靶材利用率高，更具有

金属离子离化率高，薄膜与基体之间结合力强的优点。此外，多

弧镀涂层颜色较为稳定，尤其是在做TiN 涂层时，每一批次均

容易得到相同稳定的金黄色，令磁控溅射法望尘莫及。多弧镀的不足之处是，在用传统的DC 电源做低温涂层条件下，当涂层厚度达到0.3μm 时，沉积率与反射率接近，成膜变得非常困难。而且，薄膜表面开始变朦。多弧镀另一个不足之处是，由于金属是熔后蒸发，因此沉积颗粒较大，致密度低，耐磨性比磁控溅射法成膜差。

可见，多弧镀膜与磁控溅射法镀膜各有优劣，为了尽可能

地发挥它们各自的优越性，实现互补，将多弧技术与磁控技术合而为一的涂层机应运而生。在工艺上出现了多弧镀打底，然后利用磁控溅射法增厚涂层，最后再利用多弧镀达到

最终稳定的表面涂层颜色的新方法。

大约在八十年代中后期，出现了热阴极电子枪蒸发离子镀、热阴极弧磁控等离子镀膜机，应用效果很好，使TiN 涂层刀具很快得到普及性应用。其中热阴极电子枪蒸发离子镀，利用铜坩

埚加热融化被镀金属材料，利用钽灯丝给工件加热、除气，利用电子枪增强离化率，不但可以得到厚度3~5μm的TiN 涂层，而且其结合力、耐磨性均有不俗表现，甚至用打磨的方法都难以除去。但是这些设备都只适合于TiN涂层，或纯金属薄膜。对于多

元涂层或复合涂层，则力不从心，难以适应高硬度材料高速切

削以及模具应用多样性的要求。

目前，一些发达国家(如德国CemeCon、英国ART-TEER )在传统的磁控溅射原理基础上，用非平衡磁场代替原先的平衡磁场、50KHz 的中频电源代替原来的直流电源、脉冲电源取代以往的直流偏压，采用辅助阳极技术等，使磁控溅射技术逐步成熟，已大批量应用在工模涂层上，现在已稳定生产的涂层主要有TiAlN、AlTiN、TiB2、DLC、CrN，我国广东、江苏、贵州、株洲等地也已陆续引进此种设备，大有星火燎原之势。

4. 现代涂层设备(均匀加热技术、温度测量技术、非平衡磁控溅

射技术、辅助阳极技术、中频电源、脉冲技术) 现代涂层设备主要由真空室、真空获得部分、真空测量部分、电

源供给部分、工艺气体输入系统、机械传动部分、加热及测温部

件、离子蒸发或溅射源、水冷系统等部分组成。

4.1 真空室

涂层设备主要有连续涂层生产线及单室涂层机两种形式，由于工模涂层对加热及机械传动部分有较高要求，而且工模形状、尺寸千差万别，连续涂层生产线通常难以满足要求，须采用

单室涂层机。

4.2 真空获得部分

在真空技术中，真空获得部分是重要组成部分。由于工模件涂层高附着力的要求，其涂层工艺开始前背景真空度最好高于6mPa，涂层工艺结束后真空度甚至可达0.06mPa 以上，因此合

理选择真空获得设备，实现高真空度至关重要。

就目前来说，还没有一种泵能从大气压一直工作到接近超高真空。因此，真空的获得不是一种真空设备和方法所能达到的，必须将几种泵联合使用，如机械泵、分子泵系统等。4.3 真空测量部分

真空系统的真空测量部分，就是要对真空室内的压强进行测量。像真空泵一样，没有一种真空计能测量整个真空范围，人们于是按不同的原理和要求制成了许多种类的真空计。4.4 电源供给部分

靶电源主要有直流电源(如MDX)、中频电源(如美国AE公司生产的PE、PEII、PINACAL)；工件本身通常需加直流电源(如MDX)、脉冲电源(如美国AE公司生产的PINACAL+)、或射频电源(RF)。

4.5 工艺气体输入系统

工艺气体，如氩气(Ar)、氪气(Kr)、氮气(N2)、乙炔(C2H2)、甲烷(CH4)、氢气(H2)、氧气(O2)等，一般均由气瓶供应，经气体减压阀、气体截止阀、管路、气体流量计、电磁阀、压电阀，然后通入真空室。这种气体输入系统的优点是，管路简捷、明快，维修或更换气瓶容易。各涂层机之间互不影响。也有多台涂层机共用一组气瓶的情况，这种情况在一些规模较大的涂层车间可能有机会看到。它的好处是，减少气瓶占用量，统一规划、统一布局。缺点是，由于接头增多，使漏气机会增加。而且，各涂层机之间会互相干扰，一台涂层机的管路漏气，有可能会影响到其他涂层机的产品质量。此外，更换气瓶时，必须保证所有主机都处于非用气状态。

4.6 机械传动部分

刀具涂层要求周边必须厚度均匀一致，因此，在涂层过程中须有三个转动量才能满足要求。即在要求大工件台转动(I)的同时，小的工件承载台也转动( II),并且工件本身还能同时自转(III)。

在机械设计上，一般是在大工件转盘底部中央为一大的主动齿轮，周围是一些小的星行轮与之啮合，再用拨叉拨动工件自转。当然，在做模具涂层时，一般有两个转动量就足够了，但是齿轮可承载量必须大大增强。

4.7 加热及测温部分

做工模涂层的时候，如何保证被镀工件均匀加热比装饰涂

层加热要重要得多。工模涂层设备一般均有前后两个加热器，用热电偶测控温度。但是，由于热电偶装夹的为置不同，因而，温度读数不可能是工件的真实温度。要想测得工件的真实温度，有很多方法，这里介绍一种简便易行的表面温度计法(Surface Thermomeer)。该温度计的工作原理是，当温度计受热，底部的

弹簧将受热膨胀，使指针推动定位指针旋转，直到最高温度。降温的时候，弹簧收缩，指针反向旋转，但定位指针维持在最高温度位置不动，开门后，读取定位指针指示的温度，即为真空室内加热时，表面温度计放置位置所曾达到的最高温度值。

4.8 离子蒸发及溅射源

多弧镀的蒸发源一般为圆饼形，俗称圆饼靶，近几年也出现了长方形的多弧靶，但未见有明显效果。圆饼靶装在铜靶座(阴极座)上面，两者为罗纹连接。靶座中装有磁铁，通过前后

移动磁铁，改变磁场强度，可调整弧斑移动速度及轨迹。为了降低靶及靶座的温度，要给靶座不断通入冷却水。为了保证靶与靶

座之间的高导电、导热性，还可以在靶与靶座之间加锡(Sn)垫片。

磁控溅射镀膜一般采用长方形或圆柱形靶材，

4.9 水冷系统

因为工模涂层时，为了提高金属原子的离化率，各个阴极

靶座都尽可能地采用大的功率输出，需要充分冷却；而且，工模涂层中的许多种涂层，加热温度为400~500oC，因此，对真空室壁、

对各个密封面的冷却也很重要

，

所以冷却水最好采用18~20oC 左右的冷水机供水。

为了防止开门后，低温的真空室壁、阴极靶与热的空气接触析出水珠，在开门前10 分

钟左右，水冷系统应有能力切换到供

热水状态，热水温度约为40~45oC。

5. 工模具PVD 的工作步骤

工模具PVD 基本工艺流程可简述为：IQC→前处理→PVD→FQC，分别介绍如后。5.1 IQC

IQC(In Quality Control)的主要工作除了常规的清点数量

，

检查图纸与实物是否相符外，还须仔细检查工件表面，特别是刃口部位有无裂纹等缺陷。有时对于一些刀具、刀粒的刃口，在体式显微镜下观察，更方便发现问题；另外，IQC 的人员还要注

意检查待镀膜件有无塑胶、低熔点的焊料等，这些东西如果因漏检而混入镀膜程序，则将在真空室内严重放气，轻者造成整批产品脱涂层，重者使原本OK 的产品报废，后果不堪设想。

5.2 前处理工艺(蒸汽枪、喷砂、抛光、清洗)

前处理的目的是净化或粗化工件表面。

净化就是要去除各种表面玷污物，制备洁净表面。通常使用各种净化剂，借助机械、物理或化学的方法进行净化。

粗化与光蚀相反，其目的在于制备粗糙的表面以提高喷涂

层或涂料装饰的结构强度。

我们现在已有的前处理主要方法为：高温蒸洗、清洗、喷砂、打磨、抛光等方法。

5.2.1

高温蒸洗

目前，PVD 车间常用的高温蒸洗设备是蒸汽枪。它的最大工作温度可达145?C，气压在3~5 巴左右。由于模具中经常带有一些细小孔、螺纹孔，孔内中常常有油污、残余冷却液等杂质，用

常规清洗的方法难以除去。此时，高温蒸洗设备便可最大程度的发挥它的优越性。

5.2.2

清洗

各厂工模涂层前清洗程序大致如下：

1.超声波除蜡→

2.过水→

3. 超声波除油→

4.过水→

5. 超声波自换→

6.过水→

7.过纯水→

8.强风干燥

具体实施时，与我们所熟悉的装饰涂层前的清洗

又有许多不同。这是因为装饰涂层的底材大多为不锈钢或钛合金，不容易生锈。此外，装饰涂层对水印、点痣等缺陷是绝对不允许的。因此，装饰涂层对纯水的水质要求极高，甚至要达到15MΩ 以上。要保证清洗的高质量，可以通过反复清洗，并在高质量的纯水加超声波中长时间浸泡来得到。但是，工模的清洗就不同，尤其是一些热做模具钢，如果像装饰涂层那样去清洗，就会锈得一塌糊涂。

由于工模涂层的原始表面状态，除了一些高标准的镜面模具以外，一般较装饰涂层要粗糙，因而，对涂层后的表面状态的要求也不象装饰涂层那样高，这就允许我们采取快速过水，用干燥、无油的压缩空气吹干，然后对工模强风干燥的方法来处理。而那些高标准的镜面模具，一般均为136 等不锈钢，可以借用装饰涂层的清洗法。

总而言之，工模涂层前的清洗方法因工模所使用的材料的不同而不同，因工模涂层前的表面状态的不同而不同，且不可千篇一律。下面是几种材料生锈由难到易的排序，供参考：不锈钢、硬质合金、金属陶瓷合金、DC53、高速钢、8407 有一种自动清洗机型号为

CR288，产自德国。该机一次最大

清洗量为80KG，主要用于清洗刀具、小型零部件、或小尺寸的模具。它共有三个清洗缸，里面的溶液分别为自来水+清洗剂、自来

水、去离子水。除了常见的超声波、大水冲洗、喷淋、摆动、热风干燥等功能外，该机另外一个优点是最后设有抽真空步骤，可以使水分尽快挥发掉。

自动清洗机内存十种工艺，均由供方预先设定。一至九可分别用于不同类型的产品、不同的表面状态的净化处理。第十种用于加注清洗剂。

5.2.3

喷砂

喷砂法是借助压缩空气使磨料强力冲刷工件表面，从而去除锈蚀、积碳、焊渣、氧化皮、残盐、旧漆层等表面缺陷。按磨料使用条件，喷砂分为干喷砂与湿喷砂两类。

喷砂的工艺参数主要有枪距、倾角、装夹台旋转速度、移动速

度、行程、往返次数、喷砂时间、喷砂气压。我们已使用过的参数有枪距：30~70mm; 倾角30~70?C; 装夹台旋转速度10~30；往返次数3~9 次；喷砂气压：1.8~3.5 巴等。具体操作时，根据工件表面脏污程度，工件硬度，工件表面几何形状等因素，选取上下限。

我们在干喷砂机中所选用的磨料为玻璃珠，适合喷一些硬度介中的材料，如油钢、模具等；在液体喷砂机中所选用的磨料为氧化铝，硬度较高，适合喷一些硬度高的材料，如硬质合金材料。对于工模涂层而言，喷砂所使用的磨料粒度也很重要。如果磨料粒度过大，则工件表面太粗糙；如果磨料粒度太小，又会降低打击力度，甚至嵌在工件表面，清洗难以去除，从而使

工件涂层附着力降低。为此，欧洲一些国家，对工模涂层前喷砂

所用磨料粒度做过仔细研究，严格到必须保证85%以上的晶粒度在中A、B 两点范围内才能使用。相比之下，我国磨料的供应商还缺乏这方面的共识，我们也很少有做这方面的检验。

5.3 PVD 涂层工艺(加热、离子清洗、涂层、冷却、工艺气体、气压、温度、溅射功率)

5.4 FQC

FQC 的英文全拼为：“Function Quality Control”，意思是功能

质

量

控

制

，

它有别与一般意义上的OQC(Out Quality Control) 。FQC 的内容主要包括外观检查、层深检查、附着力检查、

耐磨性检查、抗蚀性检查、模拟性测试等方法。我厂目前应用的主

要有外观检查、层深检查和附着力检查。

由于我们所接触的产品大多都是不允许做破坏性检查的，

因而我们在镀膜时，每批都会放进随批试样。做层深检查和附着力检查的时候，大多数情况下，实际上是对随批试样进行检查。

因为试样与产品在原材料、热处理状态、装夹位置等方面都难于一致，所以这样检测出的结果，与产品实际值会有一定的误差。有时可能还会有相当大的误差，只能做参考使用。当然，必要的时候，我们也可以通过制作模拟件，达到准确测量的目的。

5.4.1

外观检查

对于开门取件后的产品，应仔细检查表面有无裂纹、掉涂层、疏松等缺陷。对于刀具、

刀粒，还需在显微镜下仔细检查它们的刃口状态。

5.4.2

层深检查

层深检查有切片金相观察法、X-ray 检查法、用单色光做光源的光学测试法、球磨仪测试法等多种方法。工模涂层的层深检查是在球磨仪上进行的。方法是先用直径为10mm 的钢球与测试表面滚磨，然后在显微镜下测量磨痕的有关数据，带入公式中，即可方便算出层深。

这种层深检查法的特点是：方便适用，误差稍大。但这种误

差应用于工模上面影响不会太大。有兴趣的同事还可参阅有关的说明书。

附着力的检查方法有很多，各个厂根据自己产品的特点，

都制定了相应的检测方法。其中，比较权威的方法有两种，一种是在洛氏硬度计上，以圆锥型金刚石压头做压痕试验，在显微镜下观察，以压痕周边裂纹的多少来判断涂层附着力的高低。该方法对金刚石压头的形状要求很高，不但严格要求中心点在圆的中心，而且金刚石圆锥的圆度必须十分规则。遗憾的是，目前，我国还没有它的国家或行业标准；另一种方法是划痕法，我国有些涂层发起较早的科研部门，也是采用的该方法，有专门的国家行业标准可供查询。

6. 工装夹具的处理

7. 涂后处理工艺(喷砂、涂脂技术，抛光处理)

8. 检测技术(结合力的检测、层深的检测、酸蚀)

9. 涂层剥离技术(TiN/TiAlN 的剥离技术、CrN/DLC/CrAlTiN 的剥离技术、硬质合金的表面涂层剥离技术)

10.涂层刀具的应用技术(涂层的正确选择、涂层刀具的正确使用

涂层对刀具的优化非常大，由于高速切削加工比传统切削

加工所产生的温度要高，应用涂层，可以发挥其耐高温、抗氧化及加硬材质等作用。例如，氮化铬(CrN)涂层可降低磨擦系数，改善光洁度及排屑情况

工具镀膜基础知识

真空涂层技术的发展 真空涂层技术起步时间不长，国际上在上世纪六十年代才出现将CVD(化学气相沉积)技术应用于硬质合金刀具上。由于 该技术需在高温下进行(工艺温度高于1000oC)，涂层种类单一，局限性很大，因此，其发展初期未免差强人意。 到了上世纪七十年代末，开始出现PVD(物理气相沉积) 技术，为真空涂层开创了一个充满灿烂前景的新天地，之后在短短的二、三十年间PVD 涂层技术得到迅猛发展，究其原因，是 因为其在真空密封的腔体内成膜，几乎无任何环境污染问题， 有利于环保；因为其能得到光亮、华贵的表面，在颜色上，成熟的有七彩色、银色、透明色、金黄色、黑色、以及由金黄色到黑色之 间的任何一种颜色，可谓五彩缤纷，能够满足装饰性的各种需要；又由于PVD 技术，可以轻松得到其他方法难以获得的高硬 度、高耐磨性的陶瓷涂层、复合涂层，应用在工装、模具上面，可以使寿命成倍提高，较好地实现了低成本、高收益的效果；此外，PVD 涂层技术具有低温、高能两个特点，几乎可以在任何基材上成膜，因此，应用范围十分广阔，其发展神速也就不足为奇。 真空涂层技术发展到了今天还出现了PCVD(物理化学气相沉积)、MT-CVD(中温化学气相沉积)等新技术，各种涂层设备、各种涂层工艺层出不穷，如今在这一领域中，已呈现出百花齐放，百家争鸣的喜人景象。 与此同时，我们还应该清醒地看到，真空涂层技术的发展 又是严重不平衡的。由于刀具、模具的工作环境极其恶劣，对薄膜附着力的要求，远高于装饰涂层。因而，尽管装饰涂层的厂家已遍布各地，但能够生产工模涂层的厂家并不多。再加上刀具、 模具涂层售后服务的欠缺，到目前为止，国内大多数涂层设备 厂家都不能提供完整的刀具涂层工艺技术(包括前处理工艺、涂层工艺、涂后处理工艺、检测技术、涂层刀具和模具的应用技术等)，而且，它还要求工艺技术人员，除了精通涂层的专业知识以外，还应具有扎实的金属材料与热处理知识、工模涂层前表面预处理知识、刀具、模具涂层的合理选择以及上机使用的技术 要求等，如果任一环节出现问题，都会给使用者产生使用效果不理想这样的结论。所有这些，都严重制约了该技术在刀具、模具上的应用。 另一方面，由于该技术是一门介乎材料学、物理学、电子、化学等学科的新兴边缘学科，而国内将其应用于刀具、模具生产领域内的为数不多的几个骨干厂家，大多走的也是一条从国外引进先进设备和工艺技术的路子，尚需一个消化、吸收的过程，因此，国内目前在该领域内的技术力量与其发展很不相称，急需奋起直追。 3. PVD 涂层的基本概念及其特点 PVD 是英文“Physical Vapor Deposition”的缩写形式，意思 是物理气相沉积。我们现在一般地把真空蒸镀、溅射镀膜、离子镀等都称为物理气相沉积。 较为成熟的PVD 方法主要有多弧镀与磁控溅射镀两种方式。多弧镀设备结构简单，容易操作。它的离子蒸发源靠电焊机电源 供电即可工作，其引弧的过程也与电焊类似，具体地说，在一定工艺气压下，引弧针与蒸发离子源短暂接触，断开，使气体放电。由于多弧镀的成因主要是借助于不断移动的弧斑，在蒸发源表面上连续形成熔池，使金属蒸发后，沉积在基体上而得到薄膜层的，与磁控溅射相比，它不但有靶材利用率高，更具有 金属离子离化率高，薄膜与基体之间结合力强的优点。此外，多

电镀基础知识

电镀基本知识介绍 1．电镀基本原理 电镀是一种电化学过程，也是一种氧化还原过程。电镀的基本过程是将零件浸在金属盐的溶液中作为阴极，金属板作为阳极，接直流电源后，在零件上沉积出所需的镀层。 例如：镀镍时，阴极为待镀零件，阳极为纯镍板，在阴阳极分别发生如下反应： 阴极（镀件厂Ni2++2e^Ni （主反应） 2屮+e—H2f （副反应） 阳极（镍板）:Ni - 2e-Ni2+（主反应） 4OH - 4e—2H?O+（2+4e （副反应） 不是所有的金属离子都能从水溶液中沉积出来，如果阴极上氢离子还原为氢的副反应占主要地位，则金属离子难以在阴极上析出。根据实验，金属离子自水溶液中电沉积的可能性，可从元素周期表中得到一定的规律，如表1.1 所示 阳极分为可溶性阳极和不溶性阳极，大多数阳极为与镀层相对应的可溶性阳极，如:镀锌为锌阳极，镀银为银阳极，镀锡-铅合金使用锡-铅合金阳极。但是少数电镀由于阳极溶解困难，使用不溶性阳极，如酸性镀金使用的是多为铂或钛阳极。镀液主盐离子靠添加配制好的标准含金溶液来补充。镀铬阳极使用纯铅，铅-锡合金，铅-锑合金等不溶性阳极。 2．★电镀基本工艺及各工序的作用 2．1 基本工序 （磨光—抛光）—上挂—脱脂除油—水洗—（电解抛光或化学抛光）—酸洗活化—（预镀）—电镀—水洗—（后处理）—水洗—干燥—下挂—检验包装 2．2 各工序的作用 2.2.1 前处理:施镀前的所有工序称为前处理，其目的是修整工件表面，除掉工件表面的油脂，锈 皮，氧化膜等，为后续镀层的沉积提供所需的电镀表面。前处理主要影响到外 观，结合力，据统计，60%的电镀不良品是由前处理不良造成，所以前处理在电 镀工艺中占有相当重要的地位。在电镀技朮发达的国家，非常重视前处理工序， 前处理工序占整个电镀工艺的一半或以上，因而能得到表面状况很好的镀层和极 大地降低不良率。 喷砂：除去零件表面的锈蚀，焊渣，积碳，旧油漆层，和其它干燥的油污；除去铸件，锻件或热处理后零件表面的型砂和氧化皮；除去零件表面的毛刺和和方向性磨痕； 降低零件表明的粗糙度，以提高油漆和其它涂层的附着力；使零件呈漫反射的消 光状态 磨光: 除掉零件表明的毛刺，锈蚀，划痕，焊缝，焊瘤，砂眼，氧化皮等各 种宏观缺陷，以提高零件的平整度和电镀质量。 抛光: 抛光的目的是进一步降低零件表面的粗糙度，获得光亮的外观。有机

真空镀膜基础知识

学校：龙岩学院 院系：物理与机电工程学院 专业：机械设计制造及其自动化 班级： 11级机械（本）1班 姓名：柯建坤 学号： 2011043523 简介 真空镀膜 在真空中制备膜层，包括镀制晶态的金属、半导体、绝缘体等单质或化合物膜。虽然化学汽相沉积也采用减压、低压或等离子体等真空手段，但一般真空镀膜是指用物理的方法沉积薄膜。真空镀膜有三种形式，即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。 蒸发镀膜 通过加热蒸发某种物质使其沉积在固体表面，称为蒸发镀膜。这种方法最早由M.法拉第于1857年提出，现代已成为常用镀膜技术之一。蒸发镀膜设备结构如图1。 蒸发物质如金属、化合物等置于坩埚内或挂在热丝上作为蒸发源，待镀工件，如金属、陶瓷、塑料等基片置于坩埚前方。待系统抽至高真空后，加热坩埚使其中的物质蒸发。蒸发物质的原子或分子以冷凝方式沉积在基片表面。薄膜厚度可由数百埃至数微米。膜厚决定于蒸发源的蒸发速率和时间（或决定于装料量），并与源和基片的距离有关。对于大面积镀膜，常采用旋转基片或多蒸发源的方式以保证膜层厚度的均匀性。从蒸发源到基片的距离应小于蒸气分子在残余气体中的平均自由程，以免蒸气分子与残气分子碰撞引起化学作用。蒸气分子平均动能约为0.1～0.2电子伏。 蒸发镀膜的类型 蒸发源有三种类型。①电阻加热源：用难熔金属如钨、钽制成舟箔或丝状,通以电流,加热在它上方的或置于坩埚中的蒸发物质（图1[蒸发镀膜设备示意图]

）电阻加热源主要用于蒸发Cd、Pb、Ag、Al、Cu、Cr、Au、Ni等材料。②高频感应加热源：用高频感应电流加热坩埚和蒸发物质。③电子束加热源：适用于蒸发温度较高（不低于2000[618-1]）的材料，即用电子束轰击材料使其蒸发。 蒸发镀膜与其他真空镀膜方法相比，具有较高的沉积速率，可镀制单质和不易热分解的化合物膜。 为沉积高纯单晶膜层，可采用分子束外延方法。生长掺杂的GaAlAs单晶层的分子束外延装置如图2[ 分子束外延装置示意图 ]。喷射炉中装有分子束源，在超高真空下当它被加热到一定温度时，炉中元素以束状分子流射向基片。基片被加热到一定温度，沉积在基片上的分子可以徙动，按基片晶格次序生长结晶用分子束外延法可获得所需化学计量比的高纯化合物单晶膜，薄膜最慢生长速度可控制在1单层/秒。通过控制挡板,可精确地做出所需成分和结构的单晶薄膜。分子束外延法广泛用于制造各种光集成器件和各种超晶格结构薄膜。 溅射镀膜 用高能粒子轰击固体表面时能使固体表面的粒子获得能量并逸出表面，沉积在基片上。溅射现象于1870年开始用于镀膜技术，1930年以后由于提高了沉积速率而逐渐用于工业生产。常用的二极溅射设备如图3[ 二

薄膜基本知识

膜是什么？ 新华字典： 膜：①动植物体内象薄皮的组织；②象膜的薄皮。 这种解释“膜”就是薄皮，因此又有薄膜之说，我们所要探讨的特指薄膜。至于其他的膜种比如耳膜、骨膜、肋膜由医学界研究，还有敏感部位与节操有关的膜大部分被腐败的领导们研究了，在此也不做赘述。 薄膜又是什么呢？ 《薄膜科学与技术》：膜是两个几何学平行平面向所夹的物质。薄膜多数是由一个个的原子以无规则的方式射到平整表面上，并使其凝结而形成的，在薄膜形成的初期，由于原子的表面迁移、生核等，从徽观上，所得到的物质多数为是丘陵似的岛状结构，在这种状态下从宏观上可看作是各向同性且均匀，这种物质即为薄膜。 通俗讲薄膜就是贴皮：A物质（可以多种构成）以原子或离子态附着在B物质上，且A物质同时满足以下几个条件：薄、匀、牢、密，各种涂层形成的表面都可以叫做薄膜。 多薄才可以叫薄膜呢？ 木有严格定义，一般来说应该比B物质薄、不影响B物质使用且能够起保护作用或提高B物质功能属性。

薄膜起什么作用？ 首先是保护，薄膜附着在机体上，可以首先磨损薄膜，防腐蚀耐磨损；其次是改性，使原来的物质具备薄膜的物理属性：提高硬度、提高耐高温能力、降低摩擦系数；第三改变颜色，使机体更炫更美。 薄膜的物理属性有哪些？ 1、有一定的厚度，无论多薄的膜，都有一定的厚度； 2、薄膜有一定的致密性，孔隙率越小致密性越大，膜的质量 月好； 3、有一定的硬度，根据使用要求不同，薄膜应该满足相应的 硬度需求，由于薄膜的构成和制备工艺不同硬度也千差万别； 4、有一定的结合力，薄膜和机体的结合力应该满足使用要求； 其结合力的强度决定于薄膜的构成和制备工艺； 5、薄膜有特定的色泽，薄膜成分不同会产生万紫千红、色彩 斑斓的表面颜色，根据需求选择适合的元素搭配。 薄膜有哪些分类？ 致密性薄膜从大类上可分为装饰膜和功能膜两种。 功能膜又可以分成硬膜和润滑膜。 如何测量膜的硬度？ 硬度是材料抵抗异物压入的能力，是材料多种力学性能的综合表

塑料薄膜基本知识

第一部分软包装材料之---塑料薄膜基本知识 一、软包装之薄膜的定义 在国家包装通用术语（GB4122—83）中，软包装的定义为：软包装是指在充填或取出内装物后，容器形状可发生变化的包装。用纸、铝箔、纤维、塑料薄膜以及它们的复合物所制成的各种袋、盒、套、包封等均为软包装。 一般将厚度在0.25mm以下的片状塑料称为薄膜。塑料薄膜透明、柔韧，具有良好的耐水性、防潮性和阻气性、机械强度较好，化学性质稳定，耐油脂，易于印刷精美图文，可以热封制袋。它能满足各种物品的包装要求，是用于包装易存、易放的方便食品，生活用品，超级市场的小包装商品的理想材料。以塑料薄膜为主的软包装印刷在包装印刷中占有重要地位。据统计，从1980年以来，世界上一些先进国家的塑料包装占整个包装印刷的32.5%～44%。 一般来说，因为单一薄膜材料对内装物的保护性不够理想，所以多采用将两种以上的薄膜复合为一层的复合薄膜，以满足食品保鲜、无菌包装技术的要求。复合薄膜的外层材料多选用不易划伤、磨毛，光学性能优良，印刷性能良好的材科，如：纸、玻璃纸、拉伸聚丙烯、聚酯等；中间层是阻隔性聚合物，如：铝箔、蒸镀铝、聚俯二氮乙烯电里层材料多选用无毒、无味的聚乙烯等热塑性树脂。 二、塑料阻透性技术介绍 1、塑料的阻透性？ 塑料制品（容器、薄膜）对小分子气体、液体、水蒸汽及气味的屏蔽能力。 2、透过系数？ 塑料阻透能力大小的指标。 定义： 一定厚度（1mm）的塑料制品，在一定的压力（1Mpa），一定的温度（23度），一定的湿度（65%）下，单位时间（1day=24小时），单位面积（1m2），通过小分子物质（O2、CO2、H2O）的体积或重量。表示为（cm3）、（g） 对于气体： 单位为cm3，mm/m2，d，mpa； 对于液体： 单位为 g，mm/m2，d，mpa； 3、常用中高阻透性塑料的透过系数

镀膜玻璃的基本知识

镀膜玻璃的基本知识 我公司采用的镀膜方法是真空阴极磁控溅射法。 其原理大致如下：镀膜真空室接地，与阳极相连，阴极装置靶材，与负极相连，磁控溅射是在溅射装置中设置磁场以控制电子运动方向，束搏电子运动轨迹，从而提高工作气体的电离几率和有效利用电子能量，提供大量的轰击靶材的正离子，形成高密度的等离子区，正离子轰击靶材产生溅射，溅射粒子的中性靶原子在基片上沉积成膜。 在我公司的镀膜产品主要分为热反射镀膜玻璃和低辐射镀膜玻璃。 由于中空线的生产加工单常会遇到镀膜产品，所以有必要在这里简单介绍一下我公司镀膜产品编号的知识 一、热反射镀膜玻璃 编号构成： CXX#※※&（—F） C——英文字母，表示南玻集团； XX——两个英文字母，为膜系列代号； #——一位数字，为玻璃基片色调分类代号； ※※——两位数字，表示膜在6mm透明玻璃上的透光率； &——英文字母，表示玻璃基片来源； -F——三线专用后缀。 玻璃基片色调分类代号说明： 1——透明玻璃 2——绿色玻璃 3——灰色玻璃 4——茶色玻璃 5——蓝色玻璃 6——蓝绿色玻璃 7——天蓝色玻璃（湖水蓝）

玻璃基片来源说明： 使用举例：⑴ CSS2O8H---对应过去CSS408,表示伟光公司生产用H绿玻璃基片镀SS系列膜，膜透光率为8%。 ⑵CSC220F-F---对应过去CSC220-F，表示三线生产用F绿玻璃基片镀SC系列膜，膜透光率为20%。 二、低辐射（Low-E）镀膜玻璃 2．2．1低辐射镀膜玻璃的生产方式同热反射基本类似，采用真空磁控溅射在玻璃表面经多次镀膜而成，靶材位于要镀玻璃上的上面，金属银是生产低辐射、红外高反射膜镀膜玻璃的主要材料之一，膜层数量比热反射玻璃多，最高的达到9层。生产中不可避免有掉渣造成的针孔（空洞），因掉渣造成的针孔形状不规则，掉渣的先后顺序不同，其透光表现特点也不尽相同，生产中请注意区别。 2．2．2 氧化特点 当真空磁控溅射沉积的低辐射膜暴露在大气中时，大气中的腐蚀性水蒸气和微尘离子会在其表面上凝结和俯着，从而对保护层形成电化学腐蚀并使银层氧化。氧化斑通常呈圆形状，初始约有0.1~0.3mm，随时间推移逐步扩大。但仍然是圆形状（显微镜下观察）。 被人为污染的膜氧化点，也是圆形状，但较为集中。起先是一、二点，随时间推移，点数逐步增多、扩大，构成一块大斑。显微镜观察仍然是由许多小氧化圆点组成。通常合成复合产品的孤立几个缺陷不会扩大。除非有氧化的条件存在。 3 低辐射玻璃使用和膜层的保护 低辐射镀膜玻璃的膜厚很薄，一般不超过0.1μ（微米），即仅有头发丝直径的千分之一左右，如果不妥善处置，易于被划伤。最常见的划伤发生在开箱后的切割、运输及安装搬运几个环节中。由于低辐射镀膜玻璃膜层薄、软，灰尘、

塑料薄膜基本知识

塑料薄膜基本常识 第一部分软包装材料之---塑料薄膜基本知识 一、软包装之薄膜的定义 在国家包装通用术语（GB4122—83）中，软包装的定义为：软包装是指在充填或取出内装物后，容器形状可发生变化的包装。用纸、铝箔、纤维、塑料薄膜以及它们的复合物所制成的各种袋、盒、套、包封等均为软包装。 一般将厚度在0.25mm以下的片状塑料称为薄膜。塑料薄膜透明、柔韧，具有良好的耐水性、防潮性和阻气性、机械强度较好，化学性质稳定，耐油脂，易于印刷精美图文，可以热封制袋。它能满足各种物品的包装要求，是用于包装易存、易放的方便食品，生活用品，超级市场的小包装商品的理想材料。以塑料薄膜为主的软包装印刷在包装印刷中占有重要地位。据统计，从1980年以来，世界上一些先进国家的塑料包装占整个包装印刷的32.5%～44%。 一般来说，因为单一薄膜材料对内装物的保护性不够理想，所以多采用将两种以上的薄膜复合为一层的复合薄膜，以满足食品保鲜、无菌包装技术的要求。复合薄膜的外层材料多选用不易划伤、磨毛，光学性能优良，印刷性能良好的材科，如：纸、玻璃纸、拉伸聚丙烯、聚酯等；中间层是阻隔性聚合物，如：铝箔、蒸镀铝、聚俯二氮乙烯电里层材料多选用无毒、无味的聚乙烯等热塑性树脂。

二、塑料阻透性技术介绍 1、塑料的阻透性？ 塑料制品（容器、薄膜）对小分子气体、液体、水蒸汽及气味的屏蔽能力。 2、透过系数？ 塑料阻透能力大小的指标。 定义： 一定厚度（1mm）的塑料制品，在一定的压力（1Mpa），一定的温度（23度），一定的湿度（65%）下，单位时间（1day=24小时），单位面积（1m2），通过小分子物质（O2、CO2、H2O）的体积或重量。表示为（cm3）、（g） 对于气体： 单位为cm3，mm/m2，d，mpa； 对于液体：

镀膜玻璃基础知识培训

镀膜玻璃基础知识培训 一、产品分类及产品代号 1、产品分类： 1）按厚度分：3，4，5，6，8，10，12mm ，15mm等类。 2）按颜色分：灰，银灰，银，金，茶，蓝，蓝绿，绿，浅蓝等颜色。 3）按等级分：优等品和合格品。 4）按基片分：透明玻璃、本体着色玻璃。 5）按原片加工方式分：普通热反射镀膜玻璃，钢化热反射镀膜玻璃和热增强热反射镀膜玻璃，离线热弯镀膜玻璃，离线钢化镀膜玻璃和离线热增强镀膜玻璃。 6）按性质分可以分为阳光控制镀膜玻璃、低辐射镀膜玻璃LOW-E。 2、玻璃基片及其代号 1）根据所用玻璃基片的不同，其基片的分类及代号如下： 1 –透明浮法玻璃 2 –绿色着色玻璃 3 –灰色着色玻璃 4 –茶色着色玻璃 5 –蓝色着色玻璃 6 –蓝绿色着色玻璃 7 –天蓝色着色玻璃 2）相同型号或颜色的玻璃基片来自不同厂家或同一厂家不同的着色原片时，在产品代号的最末加一个英文字母来区别。 3、产品代号 1）产品代号为五部分的紧密排列，分别表示产品生产厂家、反射特征、基片类型、生产工艺编号和基片生产厂家或特性。 2）第一部分用一个大写英文字母“C”表示南玻集团产品。如CCS108S 3）第二部分两个大写字母表示以透明玻璃为基片时，产品呈现的反射色特征及成膜性质。 4）第三部分用一个阿拉伯数字表示基片的分类。 5）第四部分数字表示产品以6mm透明玻璃为基片时，该颜色的透过率。 6）第五部分用一个大写字母表示基片的生产厂家或特性。如S表示南玻的白玻。F表示F绿玻。 如CSY208F中的C表示南玻产品，SY表示灰色产品。2表示绿色着色玻璃，08表示该产品的透过率在8%。F代表F绿原片。 二、从膜代号上怎样区分阳光控制玻璃和LOW-E镀膜玻璃？

镀膜玻璃基础知识

1、热反射镀膜玻璃 1-1.什么是可见光透过率？ 1-2.什么是可见光反射率？ 1-3.什么是太阳能透过率？ 1-4.什么是太阳能反射率？ 1-5.什么是U值？ 1-6.什么是冬季U值的条件？ 1-7.什么是夏季U值的条件？ 1-8.什么是遮阳系数？ 1-9.什么是相对热增益？ 1-10.什么是热应力破裂？ 1-11.影响热应力的几个方面是什么？ 1-12.什么是热反射玻璃？ 1-13.热反射玻璃的特性是什么？ 1-14.单向透明玻璃的应用？ 1-15.什么是风荷载能力？ 1-16.破碎概率的控制范围是多大？ 1-17.基片（玻璃原片）的种类有多少？ 1-18.耀皮公司的镀膜玻璃牌号是如何表示的？ 1-19.热反射玻璃按膜的颜色划分有那些？ 1-20.太阳辐射、可见光、紫外光、红外光的光谱波段范围是多少？1-21.太阳辐射能量中，可见光、紫外光、红外光的能量分配如何？ 2、LOW-E玻璃 2-1. 玻璃主要有哪几种复合产品？ 2-2.什么是遮阳系数Sc，它反映的是哪一部分传热？ 2-3.遮阳系数高好，还是低好？ 2-4.什么是U值？它反映的是哪一部分传热？ 2-5.透过玻璃传递的总热能有几部分构成？如何表示？ 2-6.太阳辐射由哪几部分构成？

2-7.远红外热辐射是否直接来自太阳？ 2-8.室内有远红外热辐射吗？ 2-9.远红外热辐射是如何透过玻璃的？ 2-10.如何区别远红外热辐射、近红外线辐射？ 2-11.什么是LOW-e玻璃？ 2-12.LOW-e玻璃有哪些特点？ 2-13.为什么LOW-e膜层可反射热量？ 2-14.LOW-e玻璃与热反射玻璃在功能上有何区别？ 2-15.成熟的镀膜玻璃工艺有哪几种？ 2-16.LOW-e玻璃是否可单片使用？ 2-17.LOW-e玻璃的性能是否一样？ 2-18.耀皮集团生产的LOW-e玻璃有几个系列？ 2-19.哪种LOW-e玻璃适用于北方寒冷地区？ 2-20.哪种LOW-e玻璃适用于南方温热带地区？ 2-21.所有LOW-e玻璃看起来是否都显得一样？ 2-22.LOW-e玻璃夜晚是否仍然其作用？ 2-23. LOW-e玻璃在夏季、冬季分别是如何起作用的？ 2-24.如何估算LOW-e玻璃节省的电费？ 2-25.中空玻璃哪个表面最适于镀LOW-e膜层？第2层或第3层？2-26.氩气如何起作用？氩气是否危险？ 2-27.紫外线有何负作用？ 2-28.LOW-e玻璃可衰减多少紫外线？ 2-29.LOW-e玻璃对室内的植物有何影响？ 2-30.遮阳物、树木及遮蓬等是否影响LOW-e玻璃性能的发挥？ 2-31.LOW-E玻璃朝向哪个方向安装最好？ 2-32.LOW-E膜层可持续多久？ 2-33.LOW-E玻璃与着色玻璃结合使用有何效果？ 2-34.怎样判别中空玻璃上是否装有LOW-E玻璃？ 2-35.用户是否需做些什么来维护LOW-E玻璃产品？

光学薄膜基础知识

光学薄膜 讲解内容：①光学薄膜的理论基础及应用范围和发展前景 ②光学薄膜基础理论知识 ③镀膜制备技术 ④镀膜材料 ⑤镀膜检测 光学薄膜是一门综合性非常强的工程技术科学。它的理论基础是电磁场理论和麦克斯韦方程，涉及光在传播过程中，通过多层介质时的反射、反射各偏振性能等。随着科学的进步和人们生活水平的不断提高，促使镀膜技术得到了非速的发展。在许多情况下，人们关心的是材料的表面，在普通的基底材料上若镀以适当的膜，就可以获得奇迹般的效果。膜是物质存在的一种形式。多年来，在膜的理论、制备工艺、测试方法和应用等方面，进行了大量的研究和开发工作，已发展成为一门新兴的边缘科学——膜学。它涉及物理学、化学、数学等基础学科和材料、等离子体、真空、测量与控制等技术领域。它是多种学科综合的产物，同时也促进了相关学科和技术的发展。膜学是材料中最活跃、最富成效、最有前途的一项技术。 镀膜的方法很多，分类方法也各不相同。按膜层的形成方法分类，可以分为干式镀膜和湿式镀膜。

干式镀膜是指要真空的条件下，应用物理或化学的方法，将材料汽化成原子、分子或使成电离成离子，并通过气相过程，在基体表面沉积一层具有特殊性能的薄膜技术。因此也有人称为气相过程或真空镀膜。在干式镀膜中有以真空镀、溅射镀膜、离子镀为代表的物理气相沉积（PVD）和化学气相沉积（CVD）。 湿式镀膜是指将工件置于电解质溶液中，通过化学、电化学的方法，使其表面形成镀层，所以也有人称溶液法为液相沉积法，它可以分为电镀、化学镀、化学转化膜处理几种。 镀膜技术应用广泛，如太阳能电池、太阳能集热管、集成电路、半导体器件、平板显示器、光控及节能玻璃、信息储存作用器件、敏感元件、工模具超硬涂层及手表、眼镜、卫生洁具等日用品精钸层、塑料制品金属化、包装用塑料薄膜等各个领域，在工业现代化和国民经济发展中的越来越大，在国内外生产、科研、教学领域受到普遍重视，得到了迅猛发展。 光学薄膜基础理论知识 光波：紫外光、可见光、红外光。 光的颜色红橙黄绿青蓝紫760-630 630-600 600-570 570-500 500-450 450-430 430-400 波长范围 （nm) 可见光：波长在400nm到760nm之间的电磁波，能引起人眼视觉。 紫外光：波长比400nm短的光波。