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鍍膜工藝簡介:物理氣相沉積法(PVD)真空離子鍍膜與傳統電鍍之差異4
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脈衝雷射 可區分為Q開關雷射以及鎖模雷射 Q開關雷射:產生之脈衝寬度為ns等級 鎖模雷射:產生之脈衝寬度為ps~fs等級 根據調變機制不同,兩者皆可分為主動式以及被動式 左圖為主動式,右圖為被動式Q開關雷射原理簡介Q開關雷射特性 調變共振腔內之Q值 Q值與腔內的損耗成反比 當增益大於損耗,及有脈衝輸出 主動式Q開關雷射示意圖 Q開關雷射原理 鎖模雷射原理簡介前言 當加工需要更短的脈衝時,鎖模雷射之價值就此體現 鎖模鎖的是縱模(頻域性質),非橫模(光斑空間分部) 厚度100 um之不鏽鋼鑽孔效果 高斯坐標中的雷射橫模分佈圖 雷射共振腔模態(增益頻寬、 縱向模) 模態之相位若模態間有固定的相位關係即為鎖模雷射最小脈衝寬度時間積帶寬(TBP) 鎖模是使得雷射器中振蕩的各縱模相位保持恆定。 縱模相位鎖定後,雷射在時域上是一個光脈衝。 相位鎖定的縱模越多,光脈衝越窄。 Q開關與鎖模雷射的差別 Q開關雷射之脈衝寬度為ns等級,鎖模則為ps至fs等級 Q開關本質上是被調製的連續光(Modulated CW),其縱模相位是隨機的→鎖模脈衝的縱模相位是鎖定的,可通過傅立葉轉換脈衝的頻域→時域 鎖模雷射之重複頻率符合共振腔長 鎖模雷射與主控震盪器的功率放大器MOPA (Master Oscillator Power-Amplifier) :主控振盪器的功率放大器 由種子光源加上放大器之系統,即可稱為MOPA 業界常泛指MOPA為Mode-locked,亦約定成俗 MOPA之Q開關雷射系統架構圖 https://www.steo.com.tw/hot_501912.html 脈衝雷射:Q開關雷射、鎖模雷射 2024-11-11 2025-11-11
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物理氣相沉積法(Physical Vapor Deposition),簡稱 PVD。

PVD 一般區分為三種,分別是真空蒸著(Vacuum Evaporation)、濺鍍(Sputtering)、離子鍍著(Ion Plating)。

1. 真空蒸著(Vacuum Evaporation) 

金屬在真空中加熱時會變成氣體而蒸發,真空蒸著就是利用此原理。處理時多在 10-5Torr 以下的真空中進行,金屬及各種化合物都可當作被覆物質,其應用例有鏡片、反射鏡、塑膠零件等,但是以金屬表面硬化為目的的用途則很少,主要多用於裝飾性物件。

2. 濺鍍(Sputtering) 

高能量的粒子撞擊靶材時靶中的分子或原子被撞擊出來的現象,此原理是以靶為陰極,以基板為陽極,在 10-2Torr 左右的 Ar 氣氛中加以高電壓時陰極附近的 Ar 氣離子化後變成 Ar+,與陰極相撞擊,被 Ar+離子所撞擊飛出的分子或原子撞上基板而堆積形成薄膜。濺射應用範圍極廣,利用其薄膜的機能則是以耐磨耗性、耐蝕性、耐熱性抗靜電或裝飾性為目的,但是因附著力的問題少見於刀具的應用。適用於大宗連續性鍍膜,例如手機零件等。

3. 離子鍍著(Ion Plating)

PVD 中密著性最佳者為離子鍍著方式;此方法是利用電弧撞擊靶材,使靶材原子被激發出來,與反應性氣體反應,形成化合物沉積於工件表面的一種技術。爐內運行至高真空後,通入惰性氣體,加偏壓造成氬離子(Ar+),及帶負電的電子(e-),帶正電的氬離子會撞向通入偏壓為負極的基板底材,來清潔工件表面;之後再通入反應氣體,在靶材和基板底材間產生電漿,進行鍍膜作業。此一方式成膜速度快、密著性較佳,多用於切削刀具被覆處理。

本公司採用最先進之 本公司採用最先進之陰極電弧法(cathode arc)進行鍍膜作業。與其他方式相比,此種方式擁有 進行鍍膜作業較多的離化率、均勻的披覆性以及最佳的密著性,大多被應用在金屬的硬質鍍膜上,特別是要求耐磨耗之物件。

 

PVD 真空離子鍍膜與傳統電鍍之不同

真空鍍膜厚度屬於微米級,1μm 相當於傳統電鍍一條的十分之一,因此經過鍍膜作業以後,並不會影響工件的精度;傳統電鍍的批覆方式是以一種包覆的方式在外形成一層電鍍層,並無高度密著性可言。

項目 傳統電鍍 真空離子鍍膜技術
方式 大氣中,以電解液為媒介,屬高污染製程 真空環境下,以電漿為媒介,屬於環保製程
特性 均勻性佳,薄膜表面有光澤。但僅以包覆方式 覆蓋表面無密著力可言 膜質緊密,均勻度視旋轉夾具之結構而定
硬度 硬度約 Hv900 左右 硬度可達 Hv1800 以上
厚度 厚度約為鍍膜的 10 倍以上 厚度為微米級(μm)有絕佳的被覆性
密著 熱脹冷縮容易脫落

面寬 0.2mm2的鑽石壓子尖端可承受 10kg 以上垂直重量,膜層無剝落,N>98 < TBODY>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

PVD 真空離子鍍膜與電鍍方式之膜形差異

PVD 鍍膜製作之示意圖

PVD 鍍層會依底材形狀平均在上方形成一個鍍膜層,依底材高低形狀有所不同,經鍍膜後的高低形狀也是依照原先底材之態樣。

傳統電鍍製作之示意圖

一般濕式鍍層所製作之鍍膜會在表面覆蓋成一個薄膜層 ,不論底材之原先形狀為何,表面所呈現出來的薄膜層都會趨於平坦。

 

採用 CSR-101 刮痕試驗機之附著力測試結果

TiN 氮化鈦 → 90N

CrN 氮化鉻 → 92N

TiAIN 氮化鋁鈦→ 88N

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