真空鍍膜加工是一種在真空環(huán)境下,將鍍膜材料以特定方式轉(zhuǎn)移到基體表面形成薄膜的技術(shù),其原理涉及多個(gè)環(huán)節(jié)和物理化學(xué)過(guò)程。
首先,創(chuàng)造真空環(huán)境是整個(gè)加工的基礎(chǔ)。在正常大氣環(huán)境中,氣體分子數(shù)量眾多,會(huì)對(duì)鍍膜過(guò)程產(chǎn)生干擾。比如,氣體分子與鍍膜材料粒子碰撞,會(huì)改變粒子運(yùn)動(dòng)方向,使鍍膜難以均勻覆蓋在基體表面;空氣中的氧氣還可能與鍍膜材料發(fā)生氧化反應(yīng),影響膜層質(zhì)量。因此,在進(jìn)行真空鍍膜加工前,需要使用真空泵將鍍膜室內(nèi)部的空氣抽出,降低氣體壓力。隨著氣體不斷被抽出,鍍膜室內(nèi)的氣體分子密度大幅下降,氣體分子間以及與其他粒子的碰撞幾率也隨之減少,為鍍膜創(chuàng)造穩(wěn)定的環(huán)境。當(dāng)鍍膜室達(dá)到所需的真空度后,才能進(jìn)行后續(xù)的鍍膜操作。

接著,鍍膜材料的轉(zhuǎn)移是關(guān)鍵步驟。常見(jiàn)的材料轉(zhuǎn)移方式有蒸發(fā)鍍膜和濺射鍍膜。在蒸發(fā)鍍膜中,通過(guò)對(duì)鍍膜材料加熱,使其獲得足夠能量從固態(tài)或液態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)闅鈶B(tài)。加熱方式可以是電阻加熱、電子束加熱等。以電阻加熱為例,將鍍膜材料放置在具有高電阻的加熱體上,通電后,電流通過(guò)加熱體產(chǎn)生熱量,傳遞給鍍膜材料使其升溫蒸發(fā)。蒸發(fā)后的鍍膜材料原子或分子從蒸發(fā)源向四周發(fā)散,在真空環(huán)境中,它們幾乎不受阻礙地直線運(yùn)動(dòng),飛向基體表面。而在濺射鍍膜里,利用高能粒子(通常是離子)轟擊鍍膜材料靶材。在高真空環(huán)境下,通過(guò)氣體放電產(chǎn)生離子,這些離子在電場(chǎng)作用下加速,獲得較高動(dòng)能后撞擊靶材表面。靶材表面的原子或分子受到離子的撞擊,獲得足夠能量脫離靶材,以濺射的方式離開(kāi)靶材表面,然后向基體表面遷移。
是鍍膜材料在基體表面的沉積成膜過(guò)程。當(dāng)鍍膜材料粒子到達(dá)基體表面后,由于基體表面溫度相對(duì)較低,粒子的能量迅速降低,在表面發(fā)生吸附、擴(kuò)散、聚集等行為。粒子隨機(jī)地吸附在基體表面,隨著越來(lái)越多粒子的到來(lái),它們?cè)诒砻鏀U(kuò)散,尋找合適的位置,相互聚集形成原子團(tuán)或小島。隨著沉積過(guò)程持續(xù),這些原子團(tuán)或小島不斷長(zhǎng)大、合并,逐漸覆蓋整個(gè)基體表面,形成連續(xù)、均勻的薄膜。薄膜的性質(zhì)和結(jié)構(gòu)與鍍膜材料本身、真空度、沉積速率、基體溫度等多種因素相關(guān) 。