Вакуумная металлизация или гальваническое покрытие

Что такое вакуумная металлизация

Вакуумная металлизация или вакуумное напыление это метод нанесения покрытий, при котором осаждение металла на деталь происходит из его паровой фазы внутри вакуумной камеры. Отсутствие давления снижает температуру кипения металла, позволяя пару конденсироваться и образовывать слой на подложке. Перевод металла в паровую фазу осуществляется электронным или лазерным лучом. Толщина получаемого металлического слоя доходит до нескольких сотен нанометров (менее 1 мкм).
Вакуумная металлизация обычно происходит с помощью PVD (Физическое осаждение пара) или химического осаждения (CVD) из паровой фазы.
Широкое применение имеет непроводящая вакуумная металлизация (NCVM), которая представляет собой функциональное покрытие, обладающее металлическим блеском и низкой электропроводностью. Покрытие NCVM можно наносить на мобильные телефоны и планшетные компьютеры, не создавая помех радиочастотным сигналам.

Этапы вакуумного напыления

• Подготовка. Первым этапом является стадия подготовки, на котором изготавливаются индивидуальные приспособления для размещения деталей. Нанесение покрытия на большее количество детали за каждый цикл приводит к существенному снижению затрат.
• Нанесение предварительного покрытия. Этот необязательный этап подготавливает деталь к надлежащему воздействию паров металла. Предварительное покрытие повышает адгезионные свойства детали и обеспечивает долговечность результата.
• Вакуумная металлизация. В процессе напыления деталь вращается в камере, для обеспечения равномерного осаждения металла и создания одинаковой толщины покрытия.
• Нанесение финишного покрытия. Дополнительный верхний слой может улучшить качество детали с покрытием. Некоторые покрытия повышают стойкость к истиранию, влаге и химическим веществам.
• Проверка качества. На последнем этапе детали проходят проверку качества, что гарантируют соответствие качества напыления действующим отраслевым и государственным стандартам.

Что такое гальваническое покрытие

Гальванопокрытие, это осаждение металлического покрытия на деталь из водного раствора металла с использованием электрического тока. В первую очередь гальванопокрытие используется для изменения физических свойствобъекта и может быть использовано для повышения износостойкости, коррозийной стойкости, электро и теплопроводности, а также для улучшения внешнего вида изделия.
Толщина гальванического покрытия некоторыми металлами, может достигать 100 и более мкм.

Составляющие процесса гальванопокрытия

1. Катод или подложка.
   Деталь, на которую необходимо нанести покрытие, называется катодом или подложкой. В процессе покрытия катод является отрицательно заряженным электродом.
   

2. Анод
   Положительно заряженный электрод, анод, представляет собой лист из металла, наносимого в качестве покрытия.
   

3. Электролит
   Процесс гальванического электроосаждения происходит в электролитическом растворе. Для улучшения электропроводности и повышения скорости покрытия, электролит содержит растворенные соли металла.
   

4. Источник питания
   С помощью источника постоянного тока, подключенного в цепь, происходит перенос металла с анода на деталь, являющуюся катодом.
   

Различия между гальваноокрытием и вакуумной металлизацией

Между гальваническим осаждением и вакуумным напылением есть несколько ключевых различий.
По сравнению с гальванопокрытием, покрытия при вакуумной металлизации чрезвычайно тонкие. Разница в толщине доходит до нескольких порядков.
Также существуют различия в используемых для покрытия металлах, преимуществах и областях применения, в которых используется гальванопокрытие по сравнению с вакуумной металлизацией.

МЕТАЛЛЫ, ИСПОЛЬЗУЕМЫЕ в ГАЛЬВАНОПОКРЫТИИ и вакуумной металлизации

Большинство металлов, применяемых для гальванического покрытия, также могут быть использованы в технологии вакуумного напыления. Кроме этого, вакуумным способом могут быть нанесены металлы, сплавы и химические соединения, которые невозможно использовать в традиционной гальванике, такие как алюминий, хром никелевый сплав и нитрид титана.

Назначение гальвано и вакуумных покрытий

Области применения гальванопокрытия отличаются от применения покрытий, полученных вакуумным напылением. Области применения гальванопокрытия включают:

Назначение гальванических покрытий

1. Защита детали.
   Гальванопокрытие защищает деталь, эксплуатирующуюся в агрессивной среде, от преждевременного разрушения.
   

2. Улучшение физических свойств изделия.
   Гальванопокрытие позволяет детали использовать свойства металла, которым она покрыта. Металлы различаются по своим свойствам и придают изделиям различные улучшенные характеристики, такие как электропроводность, теплопроводность, антикоррозийные, антифрикционные и другие свойства.
   

Назначение вакуумного напыление

1. Термоизоляция.
   Одним из применений вакуумной металлизации является термоизоляция. Пленочная металлизация может улучшить теплоотражательные свойства изделия, придавая изоляционным материалам дополнительную функциональность. Системы изоляции могут использоваться, например, для защиты космических аппаратов.
   

2. Увеличение твердости поверхности изделия.
   Вакуумная металлизация может использоваться для упрочнения поверхностей.
   

ПРЕИМУЩЕСТВА ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЯ и ВАКУУМНого напыления

Гальваническое покрытие и вакуумная металлизация являются абсолютно непохожими друг на друга процессами нанесения покрытия, поэтому они также сильно отличаются своими преимуществами.

Преимущества гальванопокрытия

1. Термостойкость.
   Металлы, такие как например золото, устойчивы к высоким температурам, поэтому они улучшают способность изделия противостоять тепловому повреждению. Это увеличивает срок службы детали с покрытием.
   

2. Защитный барьер.
   В результате гальванопокрытия, например никелем, на подложке образуется барьер, который защищает ее от воздействия окружающей среды. В некоторых случаях этот барьер также может защищать от атмосферной коррозии. Защитный барьер выгоден тем, что детали служат дольше в суровых условиях и требуют менее частой замены.
   

3. Электропроводность.
   Покрытие медью или серебром, это эффективное и экономичное решение, повышающее электропроводность электрических компонентов.
   

Преимуществ вакуумной металлизации

1. Безопасность.
   Вакуумная металлизация, как правило, безопаснее некоторых гальванических процессов, таких как, например, хромирование. Это связано с тем, что для вакуумной металлизации не требуется применение опасных химических соединений хрома.
   

2. Рентабельность.
   Вакуумное напыление, зачастую, экономически менее затратный процесс нанесения покрытий, по сравнению с гальвано покрытием.
   

3. Повышение твердости.
   Вакуумная металлизация повышает твердость и износостойкость и может создавать покрытия алмазоподобной твердости. Повышенная твердость и термостойкость помогают предотвратить износ изделия. Иногда гальванопокрытия приходится наносить на определенные базовые материалы, прежде чем можно будет наносить алмазоподобные покрытия методом вакуумной металлизации из-за несовместимости материалов.
   

Сходства ГАЛЬВАНОПОКРЫТИЯ и ВАКУУМНого напыления

Как в гальванопокрытии, так и в вакуумной металлизации используется медь. Обычно медь применяют из-за ее термостойкости и электропроводности, а также для улучшения адгезии между слоями покрытия. Медь даже лучше подходит для вакуумной металлизации, чем алюминий, из-за ее способности обеспечивать проводящую поверхность, которая может уменьшать окружающие электромагнитные помехи (EMI). Однако медь также подвержена коррозии и потускнению.

Вакуумная металлизация и гальванопокрытие используются в одних и тех же отраслях промышленности.

1. Медицина.
   Гальванопокрытие и вакуумное напыление металлов часто используется в медицинской промышленности для повышения биосовместимости компонентов, таких как имплантаты. Титан, серебро и золото используются из-за их коррозионной стойкости, износостойкости, твердости и биосовместимости, которые имеют решающее значение для замены суставов и установки имплантатов.
   

2. Электроника.
   Золочение наносится на разъемы и полупроводники. Меднение или серебрение является популярной альтернативой золоту в целях обеспечения электропроводности, в то время как палладиевые сплавы используются для обеспечения защитного покрытия электронных компонентов и оборудования.
   

3. Аэрокосмическая промышленность.
   Для производства самолетов часто используется титан. Это связано с высоким отношением прочности титана к весу. В аэрокосмической промышленности также используется медь для повышения термостойкости, в то время как никелирование используется для защиты от износа и коррозии.
   

4. Добывающая промышленность.
   В нефтегазовой промышленности используется никелирование для защиты трубопроводов от коррозии, повышая долговечность деталей.
   

5. Автомобильная промышленность.
   В суровых условиях окружающей среды, нанесение цинк-никелевого покрытия, например, может предотвратить образование ржавчины, а химическое никелирование быть отличной альтернативой хромированию пластиковых деталей и каталитических нейтрализаторов.

Вакуумная металлизация используется для покрытия отражателей фар автомобилей. Автомобильная промышленность также использует алюминий для зеркальной отделки поверхности и металлизации пластиков.