FCVA镀膜及其应用.pdfVIP

在中国缝制机械行业 “十二五”时期主要技术攻关方向中，新材料、新工艺是一个重要领域。 在“十一五”期间的行业科技开发实施指南中，新材料、新工艺 产品中的开发与应用就已 经是重要内容，主要体现在无油、微油润滑材料和特种材料涂覆工艺的应用与开发，通过 缝制机械的高速运转部件采用耐磨材料涂覆技术，实现无油或微油润滑。 材料及其涂覆工艺的发展与进步，对缝制机械的性能、品质的提升有积极的促进 用。 尤其在高速自动化缝纫机的品种和数量均大幅增加的情况下，如何通过新材料、新工艺的应 用满足和提升高速自动化缝纫机的各项性能要求，是缝制机械制造商正 考虑的事情。 目前应用于缝制机械的新材料很多，比如多元填充高分子材料、陶瓷、金属钛、特氟龙、 低温液态化油脂等。而陶瓷、金刚石粉、钛合金、多元填充高分子材料等特种材料的涂覆工 艺也 不断改进并且越来越多地应用于缝制机械中。 镀膜，是应用新的材料及新的涂覆工艺较多的一道工序。已经有不少高速自动化缝纫机 的零部件 镀膜时采用了新膜层材料和新镀膜方式。我们知道，镀膜涉及两项基本内容，一 是镀膜的技术与方法，二是所镀膜层的材料。不同的镀膜方式，所达到的镀膜效果不同，膜 层的性能发挥情况也随之有差异，而采用不同的镀层材料也有不同的性能 现。 1 不同的镀膜技术 在微观环境下看，镀膜就是将一些物质 （反应物）的分子、原子或者离子通过一定的方 式被分解出来在其所具有的能量 用下涂覆（沉积） 需要镀膜的工件（基体）上。镀膜时， 要考虑膜层、工件材料的物理或化学性质，选择合适的镀膜方法将膜层紧紧地附着于工件上 并且要产生好的性能效果。 真空镀膜技术就是 真空环境下，通过化学、物理方式将反应物或者靶材沉积到基体上 的薄膜气相沉积技术。镀膜通常需要 干净、纯粹的真空环境下进行，既为了避免污染 （减 少成膜过程中气体分子进入薄膜中成为杂质的量），也 于膜层材料的分子、原子化学性活 跃， 常温常态下容易出现问题（比如分子间的碰撞、氧化反应）。 根据反应方式分，真空镀膜技术有PVD （物理气相沉积）、CVD （化学气相沉积）以 及FCVA 等。 1.1 PVD PVD 是英文Physical Vapor Deposition （物理气相沉积）的缩写，是指 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与气体 都发生电离，利用电场的加速 用，使被蒸发物质及其反应产物沉积 工件上。PVD 镀膜 技术主要分真空蒸发镀膜、真空溅射镀膜和真空离子镀膜三类。 真空蒸发镀膜是通过加热蒸发某种物质 （比如金属、化合物等）使其原子或分子以冷凝 方式沉积 为基体的固体 面；溅射镀膜是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 出表面，沉积 基体上；离子镀膜是蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离 子沉积 固体表面，是真空蒸发与阴极溅射技术的结合。 1.2 CVD CVD 是Chemical Vapor Deposition （化学气相沉积）的缩写，很多反应物质在通 常条件下是液态或固态，经过汽化成蒸汽再参与反应，通常是通过化学反应的方式，利用加 热、等离子激励或光辐射等各种能源， 反应器内使气态或蒸汽状态的化学物质 气相或气 固界面上经化学反应形成固态沉积物。 CVD 是现代半导体工业中应用最为广泛的用来沉积多种材料的技术，包括大范围的绝 缘材料，大多数金属材料和金属合金材料。 近年来，等离子体增强化学气相沉积法 （PECVD）发展起来，最早也是用于半导体材 料的加工，将沉积温度从 1000℃降到600℃以下，最低的只有300℃左右。 1.3 FCVA FCVA 镀膜是英文Filtered Cathodic Vacuum Arc 的缩写，即 “过滤阴极真空电弧 技术镀膜”，对缝制机械行业而言还算是新事物。这种镀膜技术正 为朝高速、无油环保方 向发展的缝制机械提供助力。 图1 FDVE 原理示意图 如图1 所示，FCVA 使用异面双弯过滤器以及高能电、磁场过滤除去多余宏观颗粒和 不带电的离子，其膜层表面形貌方面的质量可以与CVD 膜层相比。FCVA 技术产生能像稳 定的电弧和纯离子束流，能量可以根据不同的工艺要求精确控制，由FCVA 技术沉积的碳 膜和金属膜质量高，其等离子扫描技术可以使镀膜沉积面积提高到直径 12英寸以上。FCVA 的镀膜过程可以 低温下 （小于80 摄氏度）进行，可广泛应用于包