真空镀膜设备离子镀产品需要什么?

基本介绍荣誉共建机构:/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。真空镀膜技术初现于20世纪30年代,四五十年代开始出现工业应用,工业化大规模生产开始于20世纪80年代,在电子、宇航、包装、装潢、烫金印刷等工业中取得广泛的应用。真空镀膜是指在真空环境下,将某种金属或金属化合物以气相的形式沉积到材料表面(通常是非金属材料),属于物理气相沉积工艺。因为镀层常为金属薄膜,故也称真空金属化。广义的真空镀膜还包括在金属或非金属材料表面真空蒸镀聚合物等非金属功能性薄膜。在所有被镀材料中,以塑料最为常见,其次,为纸张镀膜。相对于金属、陶瓷、木材等材料,塑料具有来源充足、性能易于调控、加工方便等优势,因此种类繁多的塑料或其他高分子材料作为工程装饰性结构材料,大量应用于汽车、家电、日用包装、工艺装饰等工业领域。但塑料材料大多存在表面硬度不高、外观不够华丽、耐磨性低等缺陷,如在塑料表面蒸镀一层极薄的金属薄膜,即可赋予塑料程亮的金属外观,合适的金属源还可大大增加材料表面耐磨性能,大大拓宽了塑料的装饰性和应用范围。真空镀膜的功能是多方面的,这也决定了其应用场合非常丰富。总体来说,真空镀膜的主要功能包括赋予被镀件表面高度金属光泽和镜面效果,在薄膜材料上使膜层具有出色的阻隔性能,提供优异的电磁屏蔽和导电效果。
蒸发镀膜荣誉共建机构:/真空镀膜
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馀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。真空镀膜蒸发源有三种类型。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])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。真空镀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。
溅射镀膜荣誉共建机构:/真空镀膜
真空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[ 二极溅射示意图]。通常将欲沉积的材料制成板材──靶,固定在阴极上。基片置于正对靶面的阳极上,距靶几厘米。系统抽至高真空后充入 10~1帕的气体(通常为氩气),在阴极和阳极间加几千伏电压,两极间即产生辉光放电。放电产生的正离子在电场作用下飞向阴极,与靶表面原子碰撞,受碰撞从靶面逸出的靶原子称为溅射原子,其能量在1至几十电子伏范围。溅射原子在基片表面沉积成膜。与蒸发镀膜不同,溅射镀膜不受膜材熔点的限制,可溅射W、Ta、C、Mo、WC、TiC等难熔物质。溅射化合物膜可用反应溅射法,即将反应气体 (O、N、HS、CH等)加入Ar气中,反应气体及其离子与靶原子或溅射原子发生反应生成化合物(如氧化物、氮化物等)而沉积在基片上。沉积绝缘膜可采用高频溅射法。基片装在接地的电极上,绝缘靶装在对面的电极上。高频电源一端接地,一端通过匹配网络和隔直流电容接到装有绝缘靶的电极上。接通高频电源后,高频电压不断改变极性。等离子体中的电子和正离子在电压的正半周和负半周分别打到绝缘靶上。由于电子迁移率高于正离子,绝缘靶表面带负电,在达到动态平衡时,靶处于负的偏置电位,从而使正离子对靶的溅射持续进行。采用磁控溅射可使沉积速率比非磁控溅射提高近一个数量级。真空镀膜
离子镀荣誉共建机构:/真空镀膜
蒸发物质的分子被电子碰撞电离后以离子沉积在固体表面,称为离子镀。这种技术是D.麦托克斯于1963年提出的。离子镀是真空蒸发与阴极溅射技术的结合。一种离子镀系统如图4[离子镀系统示意图],将基片台作为阴极,外壳作阳极,充入惰性气体(如氩)以产生辉光放电。从蒸发源蒸发的分子通过等离子区时发生电离。正离子被基片台负电压加速打到基片表面。未电离的中性原子(约占蒸发料的95%)也沉积在基片或真空室壁表面。电场对离化的蒸气分子的加速作用(离子能量约几百~几千电子伏)和氩离子对基片的溅射清洗作用,使膜层附着强度大大提高。离子镀工艺综合了蒸发(高沉积速率)与溅射(良好的膜层附着力)工艺的特点,并有很好的绕射性,可为形状复杂的工件镀膜。
参考书目荣誉共建机构:/真空镀膜
金原粲着,杨希光译:《薄膜的基本技术》,科学出版社,北京,1982。(金原粲着:《薄膜の基本技》,京大学出版会,京,1976。)
光学材料荣誉共建机构:/真空镀膜
(纯度:99.9%-99.9999%)高纯氧化物一氧化硅、SiO,二氧化铪、HfO?,二硼化铪,氯氧化铪,二氧化锆、ZrO2,二氧化钛、TiO2,一氧化钛、TiO,二氧化硅、SiO2,三氧化二钛、Ti2O3,五氧化三钛、Ti3O5,五氧化二钽、Ta2O5,五氧化二铌、Nb2O5,三氧化二铝、Al2O3,三氧化二钪、Sc2O3,三氧化二铟、In2O3,二钛酸镨、Pr(TiO3)2,二氧化铈、CeO2,氧化镁、MgO,三氧化钨、WO3,氧化钐、Sm2O3,氧化钕、Nd2O3,氧化铋、Bi2O3,氧化镨、Pr6O11,氧化锑、Sb2O3,氧化钒、V2O5,氧化镍、NiO,氧化锌、ZnO,氧化铁、Fe2O3,氧化铬、Cr2O3,氧化铜、CuO等。氟化镁、MgF2,氟化镱、YbF3,氟化钇、LaF3,氟化镝、DyF3,氟化钕、NdF3,氟化铒、ErF3,氟化钾、KF,氟化锶、SrF3,氟化钐、SmF3,氟化钠、NaF,氟化钡、BaF2,氟化铈、CeF3,氟化铅等。高纯金属类高纯铝,高纯铝丝,高纯铝粒,高纯铝片,高纯铝柱,高纯铜,高纯铜丝,高纯铜片,高纯铜粒,高纯铬,高纯铬粒,高纯铬粉,高纯铬块,铬条,高纯钴,高纯钴粒,高纯金,高纯金丝,高纯金片,高纯金粒,高纯银,高纯银丝,高纯银粒,高纯银片,高纯铂,高纯铂丝,高纯铪,高纯铪粉,高纯铪丝,高纯铪粒,高纯钨,高纯钨粒,高纯钼,高纯钼粒,高纯钼片,高纯硅,高纯单晶硅,高纯多晶硅,高纯锗,高纯锗粒,高纯锰,高纯锰粒,高纯钴,高纯钴粒,高纯铌,高纯锡,高纯锡粒,高纯锡丝,高纯钨,高纯钨粒,高纯锌,高纯锌粒,高纯钒,高纯钒粒,高纯铁,高纯铁粒,高纯铁粉,高纯钛,高纯钛片,高纯钛粒,海面钛,高纯锆,高纯锆丝,海绵锆,碘化锆,高纯锆粒,高纯锆块,高纯碲,高纯碲粒,高纯锗,高纯镍,高纯镍丝,高纯镍片,高纯镍柱,高纯钽,高纯钽片,高纯钽丝,高纯钽粒,高纯镍铬丝,高纯镍铬粒,高纯镧,高纯镨,高纯钆,高纯铈,高纯铽,高纯钬,高纯钇,高纯镱,高纯铥,高纯铼,高纯铑,高纯钯,高纯铱等.混合料氧化锆氧化钛混合料,氧化锆氧化钽混合料,氧化钛氧化钽混合料,氧化锆氧化钇混合料,氧化钛氧化铌混合料,氧化锆氧化铝混合料,氧化镁氧化铝混合料,氧化铟氧化锡混合料,氧化锡氧化铟混合料,氟化铈氟化钙混合料等混合料其他化合物钛酸钡,BaTiO3,钛酸镨,PrTiO3,钛酸锶,SrTiO3,钛酸镧,LaTiO3,硫化锌,ZnS,冰晶石,Na3AlF6,硒化锌,ZnSe,硫化镉,硫化钼,硫化铜,二硅化钼。辅料钼片,钼舟、钽片、钨片、钨舟、钨绞丝。
溅射靶材荣誉共建机构:/真空镀膜
(纯度:99.9%-99.999%)金属靶材碳靶(C靶)、镍靶(Ni靶)、钛靶(Ti靶)、锌靶(Zn靶)、铬靶(Cr靶)、镁靶(Mg靶)、铌靶(Nb靶)、锡靶(Sn靶)、铝靶(Al靶)、铟靶(In靶)、铁靶(Fe靶)、锆铝靶(ZrAl靶)、钛铝靶(TiAl靶)、锆靶(Zr靶)、硅靶(Si靶)、铜靶(Cu靶)、钽靶(Ta靶)、锗靶(Ge靶)、银靶(Ag靶)、钴靶(Co靶)、金靶(Au靶)、钆靶(Gd靶)、镧靶(La靶)、钇靶(Y靶)、铈靶(Ce靶)、铪靶(Hf靶)、钼靶(Mo靶)、铁镍靶(FeNi靶)、V靶、W靶、不锈钢靶、镍铁靶、铁钴靶、镍铬靶、铜铟镓靶、铝硅靶NiCr靶等金属靶材。陶瓷靶材2.陶瓷靶材ITO靶、AZO靶,氧化镁靶、氧化铁靶、氧化铬靶、氧化锌靶、硫化锌靶、硫化镉靶,硫化钼靶,二氧化硅靶、一氧化硅靶、氧化铈靶、二氧化锆靶、五氧化二铌靶、二氧化钛靶、二氧化锆靶,二氧化铪靶,二硼化钛靶,二硼化锆靶,三氧化钨靶,三氧化二铝靶,五氧化二钽靶,五氧化二铌靶、氟化镁靶、氟化钇靶、氟化镁靶,硒化锌靶、氮化铝靶,氮化硅靶,氮化硼靶,氮化钛靶,碳化硅靶,铌酸锂靶、钛酸镨靶、钛酸钡靶、钛酸镧靶、氧化镍靶等陶瓷溅射靶材。
操作规程荣誉共建机构:/真空镀膜
1.在真空镀膜机运转正常情况下,开动真空镀膜机时,必须先开水管,工作中应随时注意水压。2.在离子轰击和蒸发时,应特别注意高压电线接头,不得触动,以防触电。3.在用电子枪镀膜时,应在钟罩外围上铝板。观察窗的玻璃最好用铅玻璃,观察时应戴上铅玻璃眼镜,以防X射线侵害人体。4.镀制多层介质膜的镀膜间,应安装通风吸尘装置,及时排除有害粉尘。5.易燃有毒物品要妥善保管,以防失火中毒。6.酸洗夹具应在通风装置内进行,并要戴橡皮手套。7.把零件放入酸洗或碱洗槽中时,应轻拿轻放,不得碰撞及溅出。平时酸洗槽盆应加盖。8.工作完毕应断电、断水。
主要优点荣誉共建机构:/真空镀膜
TiN中文名:氮化钛;颜色:金色;硬度:2300HV;摩擦系数:0.23VSNi;最高工作温度:580℃;优点:增加表面硬度、减少摩擦力;可低温涂层,适合低温零件;避免刀口之积屑现象;广泛应用于钢料成型加工。TiCN中文名:氮碳化钛;颜色:银灰色;硬度:3300HV;摩擦系数:0.21VSNi;最高工作温度:450℃;优点:高表面硬度表面光滑;避免刀口之积屑现象;适合重切削;适合冲压加工不锈钢。ALTiN中文名:铝氮化钛;颜色:紫黑色;硬度:3500HV;摩擦系数:0.35VSNi;最高工作温度:800℃;优点:高热稳定性;适合高速、干式切削;最适合硬质合金刀具、车刀片;适合不锈钢钻、铣、冲加工。DLC中文名:类金刚石;颜色:黑色;硬度:2000HV;摩擦系数:0.15VSNi;最高工作温度:800℃;优点:无氢碳膜,有很强的抗粘结性和低摩擦性,适合光盘模具和其他精密模具。Crotac中文名:钛铬_纳米晶体;颜色:银灰色;硬度:2100HV;摩擦系数:0.18VSNi;最高工作温度:700℃;优点:可低温涂层,韧性好,适合低温零件;适合冲压厚度>1.5mm的钢板。ALuka中文名:铬铝_纳米晶体;颜色:灰黑色;硬度:3300HV;摩擦系数:0.18VSNi;最高工作温度:1100℃;优点:高热稳定性;磨擦力低,不沾黏;适合冷热段造、铸造高热稳定性;适合长久在高温环境下使用的汽车零件。CrSiN系中文名:铬硅_纳米晶体;颜色:灰黑色;硬度:3000HV;摩擦系数:0.16VSNi;抗氧化温度:1000℃;优点:膜具高速加工,高光面加工;适合加工铜合金、镁铝合金。ZrSiN系中文名:锆硅_纳米晶体;颜色:紫黑色;硬度:3400HV;摩擦系数:0.22VSNi;抗氧化温度:850℃;优点:最适合HSS刀具、丝攻;适合加工钛合金。TiSiN系中文名:钛硅_纳米晶体;颜色:黄橙色;硬度:4300HV;摩擦系数:0.25VSNi;抗氧化温度:1000℃;优点:表面硬度最高;适合重切削与加工不锈钢;可加工高硬度模具钢62HRC。ALtimax中文名:白金铝钛_纳米晶体;颜色:银白色;硬度:4300HV;摩擦系数:0.21VSNi;抗氧化温度:1200℃;优点:高热稳定性;通用于高速钢与硬质合金刀具高速、干式、连续性切削;可加工高硬度模具钢50HRC。MedicaWC/C涂层颜色:黑色;硬度硬度>17000 HV;摩擦系数:0.10VSNi;最高工作温度:450℃;优点:磨擦力最低,干式金属润滑膜;适合医疗、药品行业无油环境。CrN-WC/C涂层颜色:黑色;硬度>2000 HV;摩擦系数:0.10VSNi;最高工作温度:650℃;优点:解决射出成型脱膜、腐蚀问题;适合汽车、机械零件降低磨擦损耗;适合无油轴承,干式金属润滑膜。
镀膜技术荣誉共建机构:/真空镀膜
真空镀膜技术是一种新颖的材料合成与加工的新技术,是表面工程技术领域的重要组成部分。真空镀膜技术是利用物理、化学手段将固体表面涂复一层特殊性能的镀膜,从而使固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能,达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显着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已在国民经济各个领域得到应用,如航空、航天、电子、信息、机械、石油、化工、环保、军事等领域。真空蒸发镀膜设备主要用于在经予处理的塑料、陶瓷等制品表面蒸镀金属薄膜(镀铝、铬、锡、不锈钢等金属)、七彩薄仿金膜等,从而获得光亮、美观、;价廉的塑料,陶瓷表面金属化制品。广泛应用于汽车、摩托车灯具、工艺美术、装潢装饰、灯具、家具、玩具、酒瓶盖、化妆品、手机、闹钟、女式鞋后跟等领域。
荣誉共建机构
青岛优百宇真空设备股份有限公司
青岛优百宇真空设备股份有限公司是一家专业从事各种高真空离子镀膜设备制造销售,本公司可根据用户需求配置多弧靶,旋转磁控靶,中频孪生溅射靶,非平衡磁控溅射靶及柱弧,大平面弧等,可实现一室多靶,并可以选配先进的微机自动控制系统,全过程实现自动化控制。咨询热线:8
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真空镀膜和光学镀膜区别有哪些
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真空镀膜& 主要利用辉光放电(glow&&&& discharge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面, 靶材的原子被弹出而堆积在基板表面形成薄膜。溅镀薄膜的性质、均匀度都比蒸镀薄膜来的好,但是镀膜速度却比蒸镀慢很多。新型的溅镀设备几乎都使用强力磁铁将电子成螺旋状运动以加速靶材周围的氩气离子化, 造成靶与氩气离子间的撞击机率增加,提高溅镀速率。一般金属镀膜大都采用直流溅镀,而不导电的陶磁材料则使用RF交流溅镀,基本的原理是在真空中利用辉光放电(glowdischarge)将氩气(Ar)离子撞击靶材(target)表面,电浆中的阳离子会加速冲向作为被溅镀材的负电极表面,这个冲击将使靶材的物质飞出而沉积在基板上形成薄膜。一般来说,利用溅镀制程进行薄膜披覆有几项特点:(1)金属、合金或绝缘物均可做成薄膜材料。(2)再适当的设定条件下可将多元复杂的靶材制作出同一组成的薄膜。(3)利用放电气氛中加入氧或其它的活性气体,可以制作靶材物质与气体分子的混合物或化合物。(4)靶材输入电流及溅射时间可以控制,容易得到高精度的膜厚。(5)较其它制程利于生产大面积的均一薄膜。(6)溅射粒子几不受重力影响,靶材与基板位置可自由安排。(7)基板与膜的附着强度是一般蒸镀膜的10倍以上,且由于溅射粒子带有高能量,在成膜面会继续表面扩散而得到硬且致密的薄膜,同时此高能量使基板只要较低的温度即可得到结晶膜。(8)薄膜形成初期成核密度高,可生产10nm以下的极薄连续膜。(9)靶材的寿命长,可长时间自动化连续生产。(10)靶材可制作成各种形状,配合机台的特殊设计做更好的控制及最有效率的生产。
一、 耐磨损膜(硬膜)
无论是无机材料还是有机材料制成的眼镜片,在日常的使用中,由于与灰尘或砂砾(氧化硅)的摩擦都会造成镜片磨损,在镜片表面产生划痕。与玻璃片相比,
有机材料制成的硬性度比较低,更易产生划痕。通过显微镜,我们可以观察到镜片表面的划痕主要分为二种,一是由于砂砾产生的划痕,浅而细小,戴镜者不容易察觉;另一种是由较大砂砾产生的划痕,深且周边粗糙,处于中心区域则会影响视力。
(1)技术特征
1)第一代抗磨损膜技术
抗磨损膜始于20世纪70年代初,当时认为玻璃镜片不易磨制是因为其硬度高,而有机镜片则太软所以容易磨损。因此将石英材料于真空条件下镀在有机镜片表面,形成一层非常硬的抗磨损膜,但由于其热胀系数与片基材料的不匹配,很容易脱膜和膜层脆裂,因此抗磨损效果不理想。
2)第二代抗磨损膜技术
20世纪80年代以后,研究人员从理论上发现磨损产生的机理不仅仅与硬度相关,膜层材料具有&硬度/形变&的双重特性,即有些材料的硬度较高,但变形较小,而有些材料硬度较低,但变形较大。第二代的抗磨损膜技术就是通过浸泡工艺法在有机镜片的表面镀上一种硬度高且不易脆裂的材料。
3)第三代抗磨损膜技术
第三代的抗磨损膜技术是20世纪90年代以后发展起来的,主要是为了解决有机镜片镀上减反射膜层后的耐磨性问题。由于有机镜片片基的硬度和减反射膜层的硬度有很大的差别,新的理论认为在两者之间需要有一层抗磨损膜层,使镜片在受到砂砾磨擦时能起缓冲作用,并而不容易产生划痕。第三代抗磨损膜层材料的硬度介于减反射膜和镜片片基的硬度之间,其磨擦系数低且不易脆裂。
4)第四代抗磨损膜技术
第四代的抗膜技术是采用了硅原子,例如法国依视路公司的帝镀斯(TITUS)加硬液中既含有有机基质,又含有包括硅元素的无机超微粒物,使抗磨损膜具备韧性的同时又提高了硬度。现代的镀抗磨损膜技术最主要的是采用浸泡法,即镜片经过多道清洗后,浸入加硬液中,一定时间后,以一定的速度提起。这一速度与加硬液的黏度有关,并对抗磨损膜层的厚度起决定作用。提起后在100 &C左右的烘箱中聚合4-5小时,镀层厚约3-5微米。
(2)测试方法
判断和测试抗磨损膜耐磨性的最根本的方法是临床使用,让戴镜者配戴一段时间,然后用显微镜观察并比镜片的磨损情况。当然,这通常是在这一新技术正式推广前所采用的方法,目前我们常用的较迅速、直观的测试方法是:
1)磨砂试验
将镜片置于盛有砂砾的宣传品内(规定了砂砾的粒度和硬度),在一定的控制下作来回磨擦。结束后用雾度计测试镜片磨擦前后的光线漫反射量,并且与标准镜片作比较。
2)钢丝绒试验
用一种规定的钢丝绒,在一定的压力和速度下,在镜片表面上磨擦一珲的次数,然后用雾度计测试镜片磨擦前后的光线漫反射量,并且与标准镜片作比较。当然,我们也可以手工操作,对二片镜片用同样的压力磨擦同样的次数,然后用肉眼观察和比较。
上述两种测试方法的结果与戴镜者长期配戴的临床结果比较接近。
3)减反射膜和抗磨损膜的关系
镜片表面的减反射膜层是一种非常薄的无机金属氧化物材料(厚度低于1微米),硬且脆。当镀于玻璃镜片上时,由于片基比较硬,砂砾在其上面划过,膜层相对不容易产生划痕;但是减反射膜镀于有机镜片上时,由于片基较软,砂砾在膜层上划过,膜层很容易产生划痕。
因此有机镜片在镀减反射膜前必须要镀抗磨损膜,而且两种膜层的硬度必须相匹配。
二、 减反射膜
(1)为什么需要镀减反射膜?
1)镜面反射
光线通过镜片的前后表面时,不但会产生折射,还会产生反射。这种在镜片前表面产生的反射光会使别人看戴镜者眼睛时,看到的却是镜片表面一片白光。拍照时,这种反光还会严重影响戴镜者的美观。
眼镜光学理论认为眼镜片屈光力会使所视物体在戴镜者的远点形成一个清晰的像,也可以解释为所视物的光线通过镜片发生偏折并聚集于视网膜上,形成像点。但是由于屈光镜片的前后表面的曲率不同,并且存在一定量的反射光,它们之间会产生内反射光。内反射光会在远点球面附近产生虚像,也就是在视网膜的像点附近产生虚像点。这些虚像点会影响视物的清晰度和舒适性。
象所有光学系统一样,眼睛并不完美,在视网膜上所成的像不是一个点,而是一个模糊圈。因此,二个相邻点的感觉是由二个并列的或多或少重叠的模糊圈产生的。只要二点之间的距离足够大,在视网膜上的成像就会产生二点的感觉,但是如果二点太接近,那么二个模糊圈会趋向与重合,被误认为是一个点。
对比度可以用来反映这种现象,表达视力的清晰度。对比值必须大于某一确定值(察觉阈,相当于1-2)才能够确保眼睛辨别二个邻近点。
对比度的计算公式为:D=(a-b)/(a+b)
其中C为对比度,二个相邻物点在视网膜上所成像的感觉最高值为a,相邻部份的最低值为b。如果对比度C值越高,说明视觉系统对该二点的分辨率越高,感觉越清晰;如果二个物点非常接近,它们的相邻部分的最低值比较接近于最高值,则C值低,说明视觉系统对该二点感到不清晰,或不能清晰分辨。
让我们来模拟这样一个场景产:夜晚,一位戴眼镜的驾车者清晰地看见对面远处有二辆自行车正冲着他的车骑过来。此时,尾随其后的汽车的前灯在驾车者镜片后表面上产生反射:该反射光在视网膜上形成的像增加了二个被观察点的强度(自行车车灯)。所以,a段和b段的长度增加,即然分母(a+b)增加,而分子(a-b)保持不变,于是就引起了C值的减少。对比减小的结果会令驾驶员最初产生的存在二个骑车人的感觉重合成为单一的像,就好比区分它们的角度被突然减小!
反射光占入射光的百分比取决于镜片材料的折射率,可通过反射量的公式进行计算。
反射量公式:R=(n-1)平方/(n+1)平方
R:镜片的单面反射量 n:镜片材料的折射率
例如普通树脂材料的折射率为1.50,反射光R=(1.50-1)平方/(1.50+1)平方=0.04=4%。
镜片有两个表面,如果R1为镜片前表面的量,R2为镜片后表面的反射量,则镜片的总反射量R=R1+R2。(计算R2的反射量时,入射光为100%-R1)。镜片的透光量T=100%-R1-R2。
由此可见,高折射率的镜片如果没有减反射膜,反射光会对戴镜者带来的不适感比较强烈。
减反射膜是以光的波动性和干涉现象为基础的。二个振幅相同,波长相同的光波叠加,那么光波的振幅增强;如果二个光波原由相同,波程相差,如果这二个光波叠加,那么互相抵消了。减反射膜就是利用了这个原理,在镜片的表面镀上减反射膜,使得膜层前后表面产生的反射光互相干扰,从而抵消了反射光,达到减反射的效果。
1)振幅条件
膜层材料的折射率必须等于镜片片基材料折射率的平方根。
2)位相条件
膜层厚度应为基准光的1/4波长。d=&/4 &=555nm时,d=555/4=139nm
对于减反射膜层,许多眼镜片生产商采用人眼敏感度较高的光波(波长为555nm)。当镀膜的厚度过薄(〈139nm),反射光会显出浅棕黄色,如果呈蓝色则表示镀膜的厚度过厚( 〉139nm)。
镀膜反射膜层的目的是要减少光线的反射,但并不可能做到没有反射光线。镜片的表面也总会有残留的颜色,但残留颜色哪种是最好的,其实并没有标准,目前主要是以个人对颜色的喜好为主,较多为绿色色系。
我们也会发现残留颜色在镜片凸面与凹面的曲率不同也使镀膜的速度不同,因此在镜片中央部分呈绿色,而在边缘部分则为淡紫红色或其它颜色。
3)镀减反射膜技术
有机镜片镀膜的难度要比玻璃镜片高。玻璃材料能够承受300 &C以上的高温,而有机镜片在超过100 &C时便会发黄,随后很快分解。
可以用于玻璃镜片的减反射膜材料通常采用氟化镁(MgF2),但由于氟化镁的镀膜工艺必须在高于200&C的环境下进行,否则不能附着于镜片的表面,所以有机镜片并不采用它。
20世纪90年代以后,随着真空镀膜技术的发展,利用离子束轰击技术,使得膜层与镜片的结合,膜层间的结合得到了改良。而且提炼出的象氧化钛,氧化锆等高纯度金属氧化物材料可以通过蒸发工艺镀于树脂镜片的表面,达到良好的减反射效果。
以下对有机镜片的减反射膜镀膜技术作一介绍。
1)镀膜前的准备
镜片在接受镀膜前必须进行预清洗,这种清洗要求很高,达到分子级。在清洗槽中分别放置各种清洗液,并采用超声波加强清洗效果,当镜片清洗完后,放进真空舱内,在此过程中要特别注意避免空气中的灰尘和垃圾再黏附在镜片表面。最后的清洗是在真空舱内,在此过程中要特别注意避免空气中的灰尘和垃圾再黏附在镜片表面。最后的清洗是在真空舱内镀前进行的,放置在真空舱内的离子枪将轰击镜片的表面(例如用氩离子),完成此道清洗工序后即进行减反射膜的镀膜。
2)真空镀膜
真空蒸发工艺能够保证将纯质的镀膜材料镀于镜片的表面,同时在蒸发过程中,对镀膜材料的化学成分能严密控制。真空蒸发工艺能够对于膜层的厚度精确控制,精度达到。
3)膜层牢固性
对眼镜片而言,膜层的牢固性是至关重要的,是镜片重要的质量指标。镜片的质量指标包括镜片抗磨损、抗文化馆、抗温差等。因此现在有了许多针对性的物理化学测试方法,在模拟戴镜者的使用条件下,对镀膜镜片进行膜层牢度质量的测试。这些测试方法包括:盐水试验、蒸汽试验、去离子水试验、钢丝绒磨擦试验、溶解试验、黏着试验、温差试验和潮湿度试验等等。
三、 抗污膜(顶膜)
镜片表面镀有多层减反射膜后,镜片特别容易产生污渍,而污渍会破坏减反射膜的减反射效果。在显微镜下,我们可以发现减反射膜层呈孔状结构,所以油污特别容易浸润至减反射膜层。解决的方法是在减反射膜层上再镀一层具有抗油污和抗水性能的顶膜,而且这层膜必须非常薄,以使其不会改变减反射膜的光学性能。
抗污膜的材料以氟化物为主,有二种加工方法,一种是浸泡法,一种是真空镀膜,而最常见的方法是真空镀膜。而最常用的方法是真空镀膜。当减反射膜层完成后,可使用蒸发工艺将氟化物镀于反射膜上。抗污膜可将多孔的减反射膜层覆盖起来,并且能够将水和油与镜片的接触面积减少,使油和水滴不易粘附于镜片表面,因此也称为防水膜。
对于有机镜片而言,理想的表面系统处理应该是包括抗磨损膜、多层减反射膜和顶膜抗污膜的复合膜。通常抗磨损膜镀层最厚,约为3-5mm,多层减反射膜的厚度约为0.3um,顶层抗污腊镀最薄,约为0.005-0.01mm。以法国依视路公司的钻晶(crizal),复合膜为例,在镜片的片基上首先镀上具有有机硅的耐磨损膜;然后采用IPC的技术,用离子轰击进行镀减反射膜前的预清洗;清洗后采用高硬度的二氧化锆(ZrO2)等材料进行多层减反射膜层的真空镀制;最后再镀上具有110的接触角度的顶膜。钻晶复合膜技术的研制成功表明了有机镜片的表面处理技术达到了一个新的高度。
如果只是就膜厚仪测试来讲的话,真空镀膜和光学镀膜的区别就是:
1、真空镀膜:一般TiN,CrN,TiC,ZrN,电镀出来的厚度大概是3~5微米。一般情况真空镀膜的厚度是在设备上测试不出来了;
2、光学镀膜的膜厚测试可以在镀膜机的中间顶上装置膜厚测试仪即可。
最早的是光控测试,现在一般用晶控(晶振片)使用的是晶振片震动的频率来测试镀膜的厚度。不同膜层的厚度不同。
就算镀膜机是国产的,膜厚测试仪也是美国或者是韩国的。通用美国的型号是:MDC360C。
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