“镀膜速率快、较佳的薄膜附著性与高薄膜緻密性”。
01 技术革新:多弧离子镀膜的突破
在高科技行业中,先进材料的开发和应用一直是被广泛关注的重点领域。多弧离子真空镀膜技术作为一种先进的薄膜沉积工艺,凭借其独特的离子炮轰击效应,能够有效地调控薄膜的组成、结构和性能。
阴极电弧离子镀膜技术因其镀率高、制程溫度低及附著力优异等特性,已成为硬质薄膜市场之主流制程。
这项技术基于一个简单的原理:在真空腔室内,带负电的阴极靶材与带正电的阳极引弧丝在瞬间接触时,于靶面产生阴极电弧,将欲沉积在基材上的材料原子从靶材激发出来。
透过靶源前端所形成的阴极电弧电浆区,未解离的中性原子被解离成离子,因基材后端附有偏压,离子受到基材上偏压的吸引沉积形成薄膜。
然而,传统多弧离子镀膜技术长期面临着一个严峻挑战——镀膜颗粒(Macroparticles)问题。这些缺陷不仅导致表面粗糙度上升、形成针隙及孔洞,更易在腐蚀环境下触发点蚀及沿隙腐蚀,削弱硬质薄膜应有的耐磨耗及耐腐蚀性能。
02 升级路径:高效能脉冲低缺陷镀膜技术
为解决这一核心瓶颈,业界领先企业开始了技术升级之路。高效能脉冲弧源技术应运而生,成为解决镀膜颗粒问题的有效方案。
部分研究发现,在脉冲工作期间,峰值电流可达数千安培等级,远超过单一弧点可承载的临界电流阈值。
阴极表面瞬间形成多个分裂弧点同时放电,而单一弧点之间又因自体磁场互斥,以>50 m/s的速度呈放射状高速运动,平均停留时间可压缩至仅数微秒尺度。
由于熔池还来不及膨胀即因脉冲结束进入基础电流维持阶段而凝固,形成“爆发→冷却→再爆发”的周期性循环,相比直流弧源,更不易进入因连续放电而造成的阴极表面热失控,源头颗粒数量与尺寸因此大幅下降。
另一项重要创新是磁过滤器的应用。通过在靶座与腔体间安装磁过滤器装置,由外加的磁场施加离子会受到电子与磁场加速作用,沿着线圈管回路行进至基材表面。
而微粒由于本身属于中性粒子不带电荷,因此不受外加线圈磁场影响,会在到达基材前向管壁掉落,进而达到滤除微粒的效果。
03 石墨烯镀膜:PVD技术的新赋能
石墨烯是一种由碳原子组成的二维蜂窝状晶体结构材料,具有优异的导电性、热导率、机械强度等特性。将石墨烯膜应用于电子接插件表面可以有效提高其耐磨性、导电性和抗腐蚀性等关键性能。
多弧离子镀膜技术为石墨烯薄膜的批量生产开辟了新的路径。这项技术能在真空环境中产生高能电弧离子流,将目标材料原子或分子沉积到基片表面,形成致密、均匀的薄膜。
这种工艺具有较高的沉积速率、良好的膜层结构和较强的膜层粘结力等特点,非常适用于电子接插件表面的处理。
2024年6月正式实施的T/CGIA 006.1-2024《石墨烯材料特性参数与测试方法——第1部分:薄膜》标准,为石墨烯薄膜的质量控制提供了明确指导。
该标准采用 “1+N+X”表征法,其中“1”是指石墨烯材料的基础信息和参数,“N”是指除层数之外的若干必要参数,“X”为若干可选参数。
04 量产应用:从工业到消费的多元场景
随着技术突破,多弧离子PVD石墨烯镀膜正从工业应用快速扩展到消费领域。
在电子产业中,石墨烯膜可以作为保护涂层,有效阻隔外部环境对接插件表面的侵蚀,延长其使用寿命。石墨烯膜优异的导电性能可以改善接插件表面的电导特性,提升电子信号的传输效率。
在军工领域,微弧氧化复合多弧离子镀膜技术也展现出独特价值。通过MAO+PVD处理后的试样表面未发现点蚀现象,满足耐蚀实验要求。
试样宏观表面腐蚀前后平整,微观形貌均有不同尺寸大小的孔洞分布,且孔洞大小未增大,孔隙率可以通过增加镀膜的时间的增加来进一步减少。
05 未来展望:石墨烯镀膜的发展前景
随着市场需求不断增长,多弧离子真空技术升级正在加速推进。业界亟需在维持镀膜产能的同时,能显著降低镀膜颗粒数量,进而提升机械性质与结构可靠度的高阶镀膜技术。
纳米级镀膜工艺正在悄然改变材料世界。从航空航天部件到智能手表,从手术刀到新能源电池,PVD镀膜技术穿越工业与生活的边界,成为制造体系与消费体验中不可忽视的一环。
未来,随着多弧离子真空技术的持续升级,石墨烯镀膜还将在新能源、3C电子、半导体封装等新赛道开辟更广阔的应用空间。
西安志阳百纳真空镀膜有限公司成立于2010年,是一家专业真空镀膜加工企业,公司拥有雄厚的技术背景,与多家985高校实验室有合作及技术交流,公司技术人员在真空镀膜行业有资深经历。公司目前有PVD真空多弧离子镀膜和金刚石镀膜设备数台。
表面镀层可选:类金刚石膜Ta-C、石墨烯膜Zy-C.钛、铬、铜、铝、镍、镍、铬、锆等金属单质膜。各种氮化物(比如氮化钛TiN),各种碳化物(比如TiC),氧化物(TiO2等),碳氮化物等化合物膜层,复合多层膜等。
镀层特点:表面硬度高、致密性好、耐久性强、附着强度高,适合表面要求高的零部件。 可在各种金属,玻璃,陶瓷,塑料,碳纤维上镀以上镀层,镀层厚度200nm~1000nm,普通镀层硬度2000~2500HV(维氏硬度),金刚石镀层硬度7500HV(维氏硬度)
