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塑料基体上真空离子镀TiN膜
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佳达

时间 : 2020-08-19 08:30 浏览量 : 13

 塑料表面覆盖一层薄膜,使之具有许多优良性能,如表面增强、导电、导磁、导热、屏蔽、装饰及钎焊等,开拓了这些材料应用的新领域。化学镀是塑料镀膜应用最早最广泛的技术,但化学镀前的加工处理仅是为了使材料表面形成一层具有催化活性的贵金属粒子吸附膜,促使化学镀铜或化学镀镍的反应在塑料表面进行,工艺复杂冗长,价格昂贵,且具有毒性,其应用受到一定了的限制。真空镀膜常用的方法有真空蒸发镀膜,溅射镀膜真空离子镀膜三种。其中真空蒸发镀膜显着的缺点是沉积温度高,而塑料耐高温性能差。溅射镀膜沉积温度显着低于真空镀膜,但是膜层疏松多孔,力学性能差,膜与基体界面结合强度低。真空离子镀膜是蒸发工艺与溅射技术的结合,它是在镀膜形成的同时采用荷能离子轰击工件表面和膜层,使得镀膜层与基体结合力好,不易脱落。由于金属原子的能量低于蒸镀时的能量,即使是耐热性较差的塑料,在其表面也可生成稳定性良好的薄膜。

 为了拓展塑料膜层技术,本文采用电弧离子镀设备在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)表面制备了TiN涂层,并研究其表面形貌组成等。实验采用电弧离子镀膜机(俄罗斯科学院)制备TiN涂层。用99.999%的Ti为靶材,在规格为20mm20mm5mm的PMMA表面镀上TiN薄膜。镀前处理用乙醇水溶液[V(乙醇)V(H2O)=11]超声清洗5min,在40条件下真空干燥5h后放入真空室。电弧离子镀沉积参数:负偏压为70V,电弧电流68A,N2气氛,压力0.3Pa,沉积t为30min。采用日立S-3400N型扫描电镜及美国KEVE型能谱分析仪分析膜层表面形貌和化学成分;用日本理学D/max-2500/PC型衍射仪确定膜层的相结构。TiN膜层的表面形貌图1为PMMA基体镀膜前放大4000倍的扫描电镜(SEM)表面形貌照片,可以看出,经清洗处理后基材PMMA表面光滑平整、无裂痕。

 以看出,颗粒中Ti的成分为,表面颗粒由纯金属粒子组成,而薄膜中n(钛)n(氮)接近,说明钛与氮离子反应不完全,一部分Ti以细小的粒子形式存在于膜层表面。


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