Требования к металлизации

Назначение и требования к металлизации;

Металлизация

Процесс газовой сварки

Для газовой сварки применяется только стыковое соединение свариваемых деталей, с отбартовкой кромок и без. С откосом и без откоса.

Мощность ацетилено-кислородных горелок определяется часовым расходом ацетилена.

S – толщина металла в мм.

Тепловое воздействие пламени зависит от угла наклона горелки к объекту сварки. Если горелка перпендикулярна свариваемого изделия, тепловое воздействие максимально, но уменьшая угол наклона, мы снижаем тепловое воздействие.

Сварка проходит с присадочной проволокой. При использовании присадочного материала сварщик делает встречные движения горелки и проволоки. Присадочные прутки выполняются из того же материала, что и электроды.

На сегодняшний день стоимость формирования межсоединений составляет более 50 % стоимости изготовления всей пластины. Таким образом, формирование высоконадежных систем многослойной металлизации – это одна их приоритетных задач современной микроэлектроники. Число уровней металлизации на сегодняшний день достигает 8-9. Система металлизации представляет собой сложную систему планарных чередующихся металлических и диэлектрических слоев. Обычно такая система включает в себя несколько функционально различных металлических слоев: контактный, барьерный, локальные межсоединения, вертикальные проводники, высокопроводящий слой. К каждому из них предъявляются свои требования.

По мере уменьшения размеров элементов ИС задержки на межсоединениях, обычно определяемые как RC задержки, становятся наиболее важным фактором, определяющим характеристики ИС. Уменьшение RC задержек связано как с улучшением свойств используемых материалов и методов их формирования, так и с улучшением архитектуры межсоединений.

Обеспечить минимальные контактные сопротивления металла к n + -Si, р + -Si и поли-Si должны омические контакты. Контактные слои в системах металлизации используются для снижения поверхностного сопротивления областей затвора и исток/стока, контактного сопротивления к областям истока и стока, повышения качества и скорости работы прибора за счет сокращения RC задержек. К материалам контактных слоев предъявляются следующие требования: они должны обладать низким удельным сопротивлением, низким контактным сопротивлением к p- и n-областям, высокой термостабильностью, устойчивостью к электромиграции и т. д. В значительной степени этим требованиям удовлетворяют силициды металлов. В современных ИС в качестве омических контактов обычно используются слои силицидов TiSi2 и CoSi2, NiSi.

Барьерные слои служат препятствием к межслойному взаимодействию и диффузии материала из верхних проводящих слоев в кремний. Основные требования, которые к ним предъявляются, это малые значения коэффициента диффузии металлов и кремния через барьерный слой и отсутствие химического взаимодействия с материалами окружающих слоев. Обычно это сплавы тугоплавких металлов и их нитриды, Ti:W, TiN. Однако с внедрением в качестве материала проводящего слоя меди возникла необходимость в поиске новых материалов для барьерных слоев. Поэтому началось активное исследование нового класса материалов – тройных аморфных сплавов типа ТМ-Si-N, где ТМ – тугоплавкий металл. Зачастую осаждение барьерного слоя в контактном окне должно быть конформным. Для создания барьерных слоев наиболее часто используются следующие методы: газофазное осаждение, магнетронное распыление с коллимированным осаждением, ионно-активированное осаждение.

В качестве материала высокопроводящих горизонтальных проводников широко используются сплавы на основе Al (обычно Al с добавкой менее 1 % Cu), отделенные слоями Ti/TiN/Ti или Ti/TiN. Эти проводники, расположенные на различных уровнях, соединяются между собой вертикальными проводниками Ti/TiN/W. Отметим, что слои Ti/TiN используются одновременно как диффузионные барьеры и адгезионные слои, а также как шунтирующие части соединений для обеспечения повышенного сопротивления к электромиграции горизонтальных проводников. Верхние слои Ti/TiN также служат в качестве просветляющих покрытий для литографии. Значение эффективного удельного сопротивления такой схемы межсоединения лежит в интервале 4 – 4.5 мкОм*см. Уменьшить значение удельного сопротивления до

2 мкОм*см можно за счет использования меди в качестве материала горизонтальных и вертикальных проводников. Кроме того, медь обладает лучшим, чем алюминий, сопротивлением к электромиграции. Среди недостатков, присущих меди, можно отметить плохую адгезию на SiO2 и полимерных диэлектриках, сильную коррозию на воздухе, большой коэффициентом диффузии в Si и во многих межслойных диэлектрика, включая SiO2.

Замена Al металлизации на Cu металлизацию и SiO2 c диэлектрической постоянной e=3.9 на low-k диэлектрики с e=1.3 – 1.6 позволяет значительно увеличить максимальную длину соединений, а значит повысить характеристики ИС без увеличения числа уровней металлизации, и тем самым уменьшить стоимости производства. Большей производительности можно добиться за счет лучшей архитектуры ИС, а в дальнейшем, если говорить о тенденциях развития ИС, за счет внедрения оптических соединений, высокотемпературных сверхпроводников или специальных методов, которые позволят использовать для нескольких каналов одно соединение.

Металлизация? Заземление?

Несколько слов о термине

«Металлизация»

Металлиза́ция — 1) метод модификации свойств поверхности изделия путём нанесения на его поверхность слоя металла.

2) в стандарте [1] металлизацией назван процесс образования устойчивой электропроводящей связи или по-иному, непрерывной цепи заземления [2], между аппаратурой, критичной к воздействию статического электричества, а также аппаратурой, работающей во взрыво- и/или пожароопасной среде, с заземляющим устройством.

Вся другая аппаратура должна быть заземлена в соответствии с требованиями стандартов [3, 4].

3) в стандарте [5] металлизация определена как соединение металлических элементов самолета (вертолета) и его агрегатов надежными электропроводящими связями для приведения всех элементов к одному электрическому потенциалу.

Термин «заземление» в [5] использован только в словосочетании «провод заземления» <1>.

Анализ текста стандарта [5] позволяет утверждать, что фактически термином «металлизация» в нём обозначены два разных процесса – заземления [3] и металлизации [1].

1 ГОСТ РВ 20.39.309-98 . Комплексная система общих технических требований. Аппаратура, приборы, устройства и оборудование военного назначения. Конструктивно-технические требования.

3 ГОСТ 12.1.030-81 . Электробезопасность. Защитное заземление, зануление.

4 ГОСТ 15151-69 . Машины, приборы и другие технические изделия для районов с тропическим климатом. Общие технические условия

5 ОСТ1.01025-82 . Экранирование проводов, жгутов, кабелей и металлизация самолетов (вертолетов). Общие технические требования.

<1>Узел металлизации – совокупность соединений, обеспечивающих электрическую проводимость между металлизируемой конструкцией и общей металлической поверхностью.

Требования к металлизации аппаратуры, жгутов, кабелей и корпусов электрических соединителей

1.7. Требования к металлизации аппаратуры, жгутов, кабелей и корпусов электрических соединителей

1.7.1. Необходимость и объем металлизации электро-, радио- и телеаппаратуры, аппаратуры систем телеметрии, антенн, жгутов, кабелей и корпусов электрических разъемов должна быть определена разработчиками аппаратуры, антенн и изделия.

Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации . academic.ru . 2015 .

Смотреть что такое «Требования к металлизации аппаратуры, жгутов, кабелей и корпусов электрических соединителей» в других словарях:

ГОСТ 19005-81: Средства обеспечения защиты изделий ракетной и ракетно-космической техники от статического электричества. Общие требования к металлизации и заземлению — Терминология ГОСТ 19005 81: Средства обеспечения защиты изделий ракетной и ракетно космической техники от статического электричества. Общие требования к металлизации и заземлению оригинал документа: 1.3. Требования к контактирующим поверхностям и … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Требования — 5.2 Требования к вертикальной разметке 5.2.1 На поверхность столбиков, обращенную в сторону приближающихся транспортных средств, наносят вертикальную разметку по ГОСТ Р 51256 в виде полосы черного цвета (рисунки 9 и 10) и крепят световозвращатели … Словарь-справочник терминов нормативно-технической документации

Требования к металлизации ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ)

1.9. Требования к металлизации ракетных двигателей твердого топлива (РДТТ)

1.9.1. Металлизация РДТТ производится обеспечением непрерывного токопроводящего покрытия на внешние поверхности элементов конструкции составных частей (корпуса, соплового блока и т.п.) РДТТ, выполненных из неметаллических токонепроводящихкомпозиционных материалов.

1.9.2.В зависимости от требований к составным частям изделия (пожаровзрывобезопасность, помехозащищенность от электромагнитного воздействия и др.) и условий его эксплуатации допускается металлизация РДТТ нанесением токопроводящего покрытия в виде полос.

Примеры расчета параметров токопроводящего покрытия в виде продольных полос при металлизации РДТТ приведены в справочном приложении 3.

1.9.3. При металлизации необходимо обеспечить электрическую связь внутренней поверхности раструба соплового блока работающего РДТТ с токопроводящим покрытием корпуса.

Допускается обеспечение контакта производить нанесением токопроводящего покрытия или введением токопроводящего элемента, например, из углепластика или металла, на торцевую поверхность среза раструба соплового блока РДТТ как приведено на черт. 1 справочного приложения 3.

1.9.4. Допускается не наносить токопроводящее покрытие на элементы конструкции составных частей РДТТ, выполненные из композиционных материалов, при условии выполнения неравенства:

(1)

где r — удельное электрическое сопротивление материала элемента конструкции составной части РДТТ, Ом · м;

Читайте так же:  Кто имеет право принимать основные средства

Rпер — переходное сопротивление между элементами конструкции составных частей РДТТ, Ом;

S — минимальная площадь поперечного сечения стенки составной части РДТТ, м 2 ;

l — длина составной части РДТТ, м.

1.9.5. Значения переходных сопротивлений между металлизируемыми элементами конструкции составных частей РДТТ (передним и задним фланцами, задним фланцем и срезом раструба соплового блока и т.п.) вычисляют по формуле

(2)

где Imax — максимальный ток уноса из сопла РДТТ, А.

Если величина максимального тока уноса Imax неизвестна, следует принимать значения переходных сопротивлений между элементами конструкции РДТТ

(3)

1.9.6. Параметры токопроводящего покрытия в виде продольных полос при металлизации РДТТ вычисляют по формулам (4) и (5):

(4)

где Uпр— максимальное напряжение возможного пробоя с неметаллизированного участка на полосу токопроводящего покрытия по наружной поверхности, кВ;

Uпр к = Eпр кd- напряжение пробоя материала корпуса, кВ;

Eпр к — электрическая прочность материала корпуса, кВ;

d — толщина стенки корпуса РДТТ, мм.

Величину Eпр к вычисляют в соответствии с требованиями ГОСТ 6433.3-71. Если величина электрической прочности материала корпуса неизвестна, принимают Eпр к = 5 кВ/мм.

График Uпр = f(lm) зависимости максимального напряжения пробоя Uпр от расстояния между полосами токопроводящего покрытия lmприведен на черт. 2 справочного приложения 3.

(5)

где Lт, hm, dт— соответственно длина, ширина и толщина полосы токопроводящего покрытия, м;

rm— удельное электрическое сопротивление материала токопроводящего покрытия, Ом · м;

e — диэлектрическая постоянная вакуума, Ф/м;

Подраздел 1.9. (Введен дополнительно, Изм. № 1).

Оборудование для металлизации изделий

Металлизация изделий из пластмасс проводится с целью улучшения их декоративного вида и придания поверхности специфических физических свойств металлов (электро- и теплопроводности, способности отражать инфракрасные и ультрафиолетовые излучения и т.д.). Тонкий слой металла сообщает изделиям из пластмасс дополнительную фор- моустойчивость при повышенных температурах, износоустойчивость и твердость, а также предохраняет их от вредных воздействий внешней среды. Нанесение тонких металлопокрытий на полимерные пленки снижает их газо-, паро- и влагопроницаемость.

Металлизированные изделия из пластмасс, не отличаясь по внешнему виду от аналогичных металлических изделий, обладают по сравнению с ними рядом преимуществ:

  • — меньшей массой;
  • — простотою изготовления;
  • — более высокой коррозионной стойкостью;
  • — меньшей тепло- и звукопроводностью и т.д.

Они находят большое применение в различных отраслях народного хозяйства в качестве деталей как чисто декоративного, так и технического назначения.

Металлизированные детали из пластмасс широко используются: для внутренней и внешней отделки автомобилей; в качестве строительной гарнитуры; водопроводной арматуры и различных изделий санитарной техники, мебельной фурнитуры, а также в электронике в изделиях самого разнообразного назначения.

Металлизируют также: пластмассовые корпуса часов (ручных и будильников); детали фотоаппаратов; сотовых телефонов; детали бытовых приборов; канцелярские товары.

Блестящие металлические тонкие покрытия служат декоративной отделкой галантерейных товаров, бижутерии, пуговиц, пряжек, запонок, игрушек, сувениров, упаковки косметических изделий.

Металлизированную пленку используют в качестве фольги для декорирования изделий из пластмасс способом горячего тиснения, для зеркал и отражателей, а также для отделки различных частей автомашин.

Даже этот далеко не полный перечень областей применения металлизированных изделий из пластмасс свидетельствует, сколь разнообразно их использование в технике и быту.

В промышленности существует несколько технологий металлизации пластмассовых изделий:

  • — химико-гальваническая;
  • — напылением в вакууме;
  • — пневмораспылением;
  • — в псевдоожиженной среде дисперсного металла;
  • — механическая.

Каждый способ металлизации отличается своими возможностями. У каждого из них — свои требования к металлизируемой пластмассе, свое оборудование. С течением времени прослеживается явная тенденция к применению таких способов металлизации, которые позволяют наносить на пластмассы все более тонкие покрывающие слои металлов. Если при самых первых, «старинных», способах механической металлизации пластмасс, для покрытия использовали миллиметровые металлические пластины, то современные способы химической и физической металлизации позволяют получать очень тонкие нанометровые слои, в предельных случаях выполняющие лишь роль пигмента, придающего изделию металлический вид.

Сущность метода химической металлизации заключается в осаждении на поверхности изделий тонких слоев металла, восстанавливаемого химическим путем из растворов его солей. В некоторых случаях металлизацию можно проводить также в газовой среде.

Следует помнить, что покрытия в виде сплошной металлической оболочки (толщиной около 100 мкм) сжимают пластмассовую сердцевину, вызывая в ней напряжения сжатия. Метод химической металлизации применяется в основном только для нанесения тонких покрытий преимущественно технического назначения, а в декоративных целях применяется весьма редко из-за длительности процесса осаждения металла и невзрачного вида получаемых покрытий. По этим причинам химическая металлизация как самостоятельный метод нанесения металлопокрытий не получила широкого распространения, однако успешно используется в сочетании с гальваническим методом (при химической металлизации образуется электропроводящий подслой, который применяется для последующего нанесения гальванического покрытия).

Химико-гальваническая металлизация изделий из пластмасс заключается в наращивании электролитическим путем на электропроводящем подслое слоя металла. При этом принципиальная технологическая схема химической обработки включает три основные операции [2]:

  • — травление, в результате которого поверхность изделия приобретает более развитый микрорельеф и гидрофильные свойства;
  • — активирование, создающее каталитически активные центры, способствующие началу реакции химического осаждения металла;
  • — химическую обработку, цель которой — создание на поверхности диэлектрика электропроводящего подслоя, обеспечивающего последующее проведение гальванических операций.

Качество химико-гальванической металлизации зависит не только от химической подготовки изделия и последующих операций, но в значительной степени также от свойств пластмассы и формования изделия (подготовки пластмассы перед формованием, конструкции изделия и формующей оснастки, оборудования, на котором получено данное изделие, технологического режима формования и ряда других обстоятельств) .

Эти факторы влияют на состояние поверхностного слоя отформованного изделия (гладкость, следы течения расплава и внутренние напряжения); на его надмолекулярную структуру и на толщину поверхностного, «коркового», слоя.

В свою очередь, состояние поверхности во многом определяет результаты химической металлизации, поскольку создание электропроводящего слоя основывается на каталитическом восстановлении (и осаждении) металлов, а эти процессы, как и любые каталитические, особо чувствительны к состоянию поверхности.

Микрорельеф поверхности изделий из пластмасс оказывает также существенное влияние на характер и силу сцепления металла с пластмассой, что определяется как физико-химическими связями между ними, так и механическим их взаимодействием.

Очевидно, что повышенная адгезия металлического покрытия к основе может оказаться эффективной только в том случае, когда в качестве основы применяют пластмассы с сравнительно высокой механической прочностью. По этим причинам ассортимент пластмасс, пригодных для химико-гальванической металлизации, оказывается весьма ограниченным. По сути дела, этот способ металлизации получил широкое распространение с появлением акрилонитрилбута- диенстирольных сополимеров (АБС-пластиков): до 85—95% объема всех металлизируемых изделий — из АБС-пластиков, остальная часть из полисульфонов, полипропилена и некоторых других пластмасс.

Химико-гальваническая металлизация, выполняемая мокрым способом, осуществляется непосредственно в ваннах или в установках для массовой металлизации.

Гальванические ванны [3] представляют собой емкости, содержащие рабочие растворы, в которых выполняются подготовительные, основные (процессы нанесения покрытий) и заключительные операции химической или гальванической (электрохимической) обработки поверхности изделий, являются основным видом оборудования гальванических участков. Несмотря на чрезвычайное разнообразие применяемых гальванических ванн, к ним предъявляется ряд общих требований: герметичность, химическая инертность материала ванны к содержащемуся в ней раствору, возможность создания и поддержания заданного теплового режима; удобство и безопасность обслуживания. Различие в конструкции гальванических ванн определяется прежде всего особенностями технологического процесса, требующими подогрева или охлаждения электролита, перемешивания, качания штанг, непрерывной фильтрации, наложения различных физических факторов (ультразвука, магнитного поля, протока электролита и т.п.). Кроме того, для электрохимических ванн необходим также подвод электрического тока требуемой полярности и силы с возможно большей равномерностью распределения тока по поверхности деталей и меньшими потерями электрического напряжения.

Применяемые ванны по способу загрузки принято разделять на две группы: ванны ручной загрузки (стационарные) и ванны с механизированной загрузкой.

Расстояние между центрами соседних анодной и катодной штанг выбирают в пределах 150—300 мм в зависимости от размеров и формы покрываемых деталей (рис. 3.1). Чем меньше расстояние между катодом и анодом, тем хуже первичное распределение тока и тем больше разница в свойствах и толщине покрытия на различных участках поверхности деталей.

Читайте так же:  Приказ 897 от 08112006

Рис. 3.1. Схема гальванической ванны ручного обслуживания:

а — основные размеры; б — расположение подвесочных приспособлений и змеевика по длине ванны

Для ванн ручного обслуживания, при одностороннем доступе к ванне, их ширина ограничена возможностью человека протянуть руку для работы примерно на 800 мм. При условии рабочих проходов с обеих сторон ванны, допускающих ее двустороннее обслуживание, ширина ванны может быть больше (но не более чем вдвое). При наличии устройства для механизированного подъема любой катодной или анодной штанги вместе с подвесками ширина ванны эргономическими критериями не лимитируется.

Высота верхнего края ванны, включая арматуру (штанги), бортовой отсос и т.п., от уровня напольных решеток или площадки обслуживания должна находиться в пределах 850—1000 мм. При необходимости установить более глубокую гальваническую ванну ее либо заглубляют, либо поднимают уровень напольных решеток во всем помещении (по крайней мере, на возможно большей его площади).

Ванны изготовляют [2] из слоистых пластиков, поливинилхлорида, полиэтилена или полипропилена и устанавливают либо в короба из листовой стали, либо в каркасы жесткой конструкции. Исключение составляют ванны для травильных растворов, которые футеруют свинцом и листовым фторопластом толщиной 1 мм. Для образования более гладкой внутренней поверхности ванны для химической металлизации рекомендуется выстилать дополнительно полиэтиленовой пленкой.

Для нагревания и поддержания повышенной температуры растворов в соответствующих ваннах предусматривают погружные электронагреватели в керамической оболочке или фторопластовые шланги с циркулирующей в них горячей водой.

Для перемешивания растворов с целью достижения равномерной температуры и однородности распределения компонентов в составах, а также для улучшения контакта раствора с изделиями ванны снабжают пропеллерными мешалками или устройствами для барботажа воздуха. В ваннах для химической подготовки должно быть предусмотрено также механическое перемещение изделий, при котором с обрабатываемых поверхностей удаляются газовые пузырьки, выделяющиеся во время реакции, происходящей в ваннах.

В гальванических ваннах предусматривается также перемещение катодных стержней.

Большинство ванн должно быть оборудовано устройствами для непрерывного или периодического фильтрования растворов. Поддержание чистоты и постоянства состава рабочих растворов способствует повышению качества металлопокрытия и снижению возможных дефектов.

Корпуса электролитических ванн, подключенных к источникам питания постоянного тока во избежание утечки тока, а также для защиты от блуждающих токов следует устанавливать на изолирующие опоры из фарфора. Марка изолятора СН-6 (изоляторы опорные внутренней установки). Корпуса остальных ванн устанавливают на металлические опоры [3].

Дно корпуса должно иметь уклон 1:100 или 1:50 в сторону патрубка донного слива. Для уменьшения потери полезной высоты в ваннах длиной 2 м и более дно корпуса делают с уклоном 1:100.

Стенки ванн, в которых рабочая температура растворов превышает 60°С, для уменьшения потерь тепла изолируют с помощью минеральной ваты и закрывают стальными листами. Дно ванны и карманы теплоизоляции не имеют. При наличии на боковых стенках сливных патрубков, карманов и др. в теплоизоляции для них делаются вырезы.

Для увеличения жесткости верхних краев боковых стенок ванн производят обвязку их по периметру уголком размером от 50x50x5 до 100x100x10 мм или швеллером высотой от 80 до 120 мм. Полученная таким образом отбортовка может служить для установки на них барботеров, нагревателей, бортовых отсосов, опор для штанг и т.п.

Корпуса ванн высотой 1250 мм и выше рекомендуется обвязывать примерно по середине высоты дополнительными поясами из швеллера для предотвращения образования «бочкообразное™». Корпуса ванн длиной 2,5 м и более рекомендуется обвязывать дополнительно вертикальными стойками.

Мелкие детали обрабатывают в колоколах с сетчатыми корзинами и в перфорированных закрытых барабанах (рис. 3.2), погружаемых в соответствующие ванны под некоторым углом к горизонтальной поверхности. При вращении барабана обеспечивается тщательное перемешивание деталей.

Рис. 3.2. Вращающийся барабан для обезжиривания деталей из пластмасс:

  • 1 — барабан; 2 — крышка барабана; 3 — крышка бака; 4 — бак с раствором;
  • 5 — привод; 6 — спускной кран; 7 — люк для шлама

В производствах малой мощности (производительностью до нескольких квадратных метров в час) ванны (особенно гальванические) устанавливают вдоль стен (для удобства крепления проводов) и в последовательности выполнения операций технологического процесса. Между рабочими ваннами монтируют промывочные ванны, которые иногда выносят в середину помещений, что позволяет сократить их число и тем самым сэкономить производственную площадь.

При компоновке оборудования следует предусмотреть площадку для установки резервных ванн и рабочие места, где закрепляют изделия в держателях, их перевешивают, контролируют, складируют (до и после металлизации), а также участок для приготовления растворов.

Поскольку изделия из пластмасс легче воды, они должны прочно закрепляться в пружинных держателях, не допускающих их всплывания (рис. 3.3). Эту операцию выполняют вручную.

Рис. 3.3. Подвесные рамки с пружинными держателями для крепления деталей из пластмасс:

1 — подвесная рамка; 2 — деталь из пластмассы; 3 — пружинный держатель

Производительность процесса металлизации мелких изделий существенно повышается, если их обрабатывать во вращаемых барабанах и колоколах, применение которых исключает трудоемкую операцию крепления изделий к подвескам.

В производствах средней мощности (производительностью до 40 м 2 /ч) механизация отдельных операций достигается применением «сквозного процесса» и механизированного перемещения изделий от одной ванны к другой. Учитывая, что степень загрузки химических ванн в 3—5 раз больше гальванических, их емкость, соответственно, во столько же раз должна быть меньше. Ванны, особенно для механизированного или автоматизированного процесса, изготовляют по возможности одинаковой ширины и высоты, но различной длины. В этом случае на химической стадии процесса увеличивают число загружаемых подвесок или сокращают их путь продвижения в ванне.

Крупные установки (производительностью 40—200 м 2 /ч), как правило, автоматизированы. Они работают при сквозном транспортировании изделий с постоянно заданным циклом. Наиболее совершенные конструкции имеют программное управление с применением ЭВМ, обеспечивающее каждому несущему кронштейну с подвесками индивидуальную программу с учетом особенностей закрепленных на нем изделий.

Современные автоматизированные линии металлизации изделий из пластмасс настолько совершенны, что обслуживаются одним оператором; при управлении с помощью ЭВМ после пуска установки присутствие человека вообще не требуется.

Технологическая операция напыления в высоком вакууме представлена на рис. 3.4 [4]. Особое внимание уделяется предварительной подготовке поверхностей (обезжиривание). Задача грунтовочного слоя состоит в создании адгезионного подслоя для паров металла, чтобы компенсировать шероховатости поверхности. После отверждения первого покрытия внутри вакуумной камеры (10 _3 —10 -6 мбар), металл выпаривается в нагреваемом тигле и наносится на полимерное изделие. Нанесенные подобным образом слои металла (от 0,1 до 1,0 мкм) чрезвычайно нестойки к царапинам, поэтому их защищают дополнительным слоем лака. На прозрачные изделия напыление может быть нанесено с обратной стороны — это позволяет избежать дополнительного лакового слоя. На современных технологических установках время цикла напыления металлов составляет несколько минут.

Рис. 3.4. Последовательность металлизации полимеров в вакууме

Все большее значение приобретает непрерывное напыление, наносимое на полимерные пленки. Для пленок шириной до 1600 мм производственные скорости достигают 250 м/мин, а намотка пленок осуществляется в вакуумной камере.

Качество нанесенного напылением металлического слоя наряду с правильной подготовкой во многом зависит также и от дополнительного лакового слоя.

Способ основан [2] на испарении нагреваемых металлов в вакууме и конденсации их паров на поверхности изделий. Для этой цели изделия, подлежащие металлизации, помещают в камеру 1 (рис. 3.5), из которой откачивают воздух. В центре камеры смонтированы электрические спирали 2 (например, из вольфрамовой проволоки диаметром 0,5—0,8 мм и длиной 300 мм каждая), на которые наложен в виде фольги или проволоки напыляемый металл 3 (например, алюминий, кадмий, цинк, медь, олово, хром, никель). Пары расплавляемого металла распространяются внутри камеры радиально и конденсируются на поверхности размещаемых на их пути изделий 4.

При необходимости металлизировать изделия с нескольких сторон, а также для более равномерного их покрытия и более рационального использования объема камеры, металлизируемые изделия помещают в специальные кассеты, планетарно вращаемые внутри камеры.

Рис. 3.5. Схема металлизации изделий из полимеров в вакууме (пояснения в тексте)

Не все пластмассы в равной степени пригодны для металлизации напылением в вакууме. Пластификаторы (содержащиеся, например, в пластифицированном поливинилхлориде) или растворители при создании вакуума усиленно испаряются, затрудняя его образование, и, мигрируя на поверхность изделия, создают дополнительные напряжения, препятствуя адгезии металлопокрытия. Наиболее пригодны для металлизации в вакууме изделия из АБС-пластиков, полиметилметакрилата и полистирола.

Читайте так же:  Купить квартиру в ставрополе за материнский капитал

Участок металлизации напылением в вакууме состоит из нескольких производственных помещений, предназначенных соответственно: для обезжиривания деталей и нанесения лака (грунта — до металлизации и защитного покрытия — после металлизации); для сушки лаков и отдельного помещения для вакуум-металлизационной установки.

Установки, производящие вакуумное напыление — это совокупность устройств, самостоятельно выполняющих определенные технологическим процессом функции, среди которых:

  • — откачка воздуха (создание необходимого разрежения);
  • — распыление, испарение материала, наносимого на деталь;
  • — транспортировка деталей, на которые происходит напыление металла;
  • — контроль режимов, при которых наносится вакуумное покрытие;
  • — электропитание и иные.

Оборудование подбирается с учетом производственной программы и других обстоятельств.

В качестве оборудования для нанесения лака и его последующей сушки используются обычные камеры для распыления лакокрасочных материалов и соответствующие сушильные шкафы (рис. 3.6). Основной же является установка для вакуумной металлизации, которая в самом общем виде монтируется из следующих узлов [5]:

  • — рабочей камеры, в которой осуществляется вакуумная металлизация;
  • — источников испаряемых материалов (металлов), вкупе с энергообеспечивающими системами и управляющими устройствами;
  • — системы управления и контроля, которая обеспечивает толщину пленки, скорость напыления, температуру отжига и температуру поверхности детали, физические свойства пленок (набор датчиков, имеющих связь с микропроцессором, выполняющим управление исполнительными механизмами);
  • — газораспределительной и откачивающей системы, функциями которой являются создание вакуума и распределение газовых потоков (насосы, натекатели, ловушки, средства измерения);
  • — системы электропитания и блокировки рабочих узлов и устройств;
  • — транспортирующего устройства подачи-извлечения деталей в вакуумную камеру, предельно точно определяющее их размещение и перемещение по позициям в процессе многослойного нанесения пленок;
  • — системы дополнительных (вспомогательных) устройств, технологической оснастки, которая состоит из внутрикамерных манипуляторов, заслонок, пневмо- и гидроприводов, газовых фильтров и т.п.

Рис. 3.6. Схема камеры для нанесения лака методом распыления:

1 — бак; 2 — форсунка; 3 — рабочий стол; 4 — камера; 5 — воздуховод; 6 — фильтр; 7 — ванна; 8 — патрубок

Один из многочисленных вариантов схем подобных установок представлен на рис. 3.7.

Рис. 3.7. Схема вакуум-металлизационной установки:

  • 1 — камера; 2 — испарители; 3 — загрузочная кассета с подвесками;
  • 4 — катод тлеющего разряда; 5 — металлизируемые изделия; 6 — клапан глубокого вакуума; 7 — лопастной насос; 8 — форвакуумный насос; 9 — кран форвакуумный; 10 — вакуумметр; 11 — диффузионный насос; 12 — охладитель;
  • 13 — клапан впуска воздуха

Металлизация пневмораспылением [2] заключается в покрытии поверхности изделий тонким слоем металла путем распыления его в расплавленном виде специальными аппаратами с помощью сжатого воздуха, достаточно широко используется и метод металлизации плазмой, особенно пригодный для напыления больших поверхностей.

Благодаря сравнительно простому аппаратурному оформлению эти методы находят применение при декоративной отделке изделий из пластмасс.

Сцепление металлопокрытия с полимерной основой обеспечивается высокой температурой и большой скоростью частиц расплавляемого металла, ударяющихся о поверхность изделия, которая при этом, однако, почти не нагревается. Это объясняется сильным охлаждающим действием воздушной струи, производящей распыление, а также малым количеством тепла, приносимым на деталь металлическими частицами.

Места, не подлежащие металлизации, изолируют, прикрывая их трафаретным экраном из полимерной пленки, картона или других материалов.

Толщина металлопокрытия, наносимого этим методом, достигает 20 мкм и более, покрытие может получаться матовым или шероховатым и для придания необходимого блеска нуждается в соответствующей дополнительной обработке.

Основным оборудованием для металлизации является электроду- говой или газовый аппарат-металлизатор (рис. 3.8), представляющий собой ручной пистолет, в алюминиевый корпус которого вмонтирован механизм подачи проволоки, приводимой в движение портативной воздушной турбинкой. Непрерывно поступающая проволока расплавляется электродуговым или газовым (в ацетилено-кислородном пламени) нагревом и распыляется сжатым воздухом при давлении 0,4—0,6 МПа.

Используемый для распыления сжатый воздух должен фильтроваться для удаления масла и влаги, следы которых, попадая на поверхность детали, препятствуют ее сцеплению с металлопокрытием.

Диаметр применяемой электродной проволоки 1,0—2,5 мм; расстояние от сопла до металлизируемой поверхности — 70—100 мм; диаметр сопла — 4,0—6,0 мм. Производительность металлизаторов зависит от вида и марки распыляемого металла, толщины проволоки и типа металлизатора.

Рис. 3.8. Схемы устройства распылительных головок электрометаллизатора (а) и газового металлизатора (б):

1 — распыляемая проволока; 2 — проволокоподающий механизм; 3 — направляющий наконечник; 4 — токопроводящий провод; 5, 6 и 7 — патрубки для подвода воздуха, ацетилена и кислорода соответственно

Для удаления металлической пыли, распыляющейся в воздухе при металлизации, применяют специальные системы с местными отсосами.

Металлизация в псевдоожиженной среде дисперсного металла осуществляют путем кратковременного погружения изделий в псевдоожиженный слой дисперсного металла, нагретого до температуры, превышающей температуру плавления полимера. Частицы диспергированного и разогретого металла оплавляют изделие и при соприкосновении с ним внедряются в его поверхностный слой.

Установка для металлизации в псевдоожиженной среде (рис. 3.9) состоит из узла для электронагрева газа 1, аппарата для псевдоожижения 3, снабженного электронагревателями 2, терморегулятором 5, механическим эксцентриковым вибратором 6 и пористой термостойкой перегородкой (например, из стеклоткани) 4, сквозь которую подается в аппарат 3 предварительно подогретый в узле 1 сжатый газ (например, азот).

Адгезию металлопокрытия к поверхности изделий из неполярных полимеров (например, полиэтилена) можно увеличить путем предварительной ее обработки известными методами активирования (см. параграф 3.3). Для декорирования таким методом изделий из реакто- пластов на их поверхность наносят слой неотвержденной смолы.

Рис. 3.9. Схема установки для металлизации изделий из полимеров в псевдоожиженной среде дисперсного металла:

  • 1 — узел электроподогрева газа; 2 — электронагреватель; 3 — аппарат для псевдоожижения; 4 — пористая перегородка; 5 — терморегулятор;
  • 6 — эксцентриковый вибратор; 7 — баллон

Описываемый метод металлизации изделий из пластмасс исключает потери металла и позволяет получить покрытия на изделиях простой и сложной формы. Для получения блестящего покрытия изделие подвергают галтовке и полировке (см. параграфы 4.1 и 4.3). Толщину покрытия можно увеличить с помощью электролитического осаждения.

Механические способы металлизации [6] самые старые и наиболее простые. Металлические пластины можно крепить, обтягивая со всех сторон или огибая ими края изделия (рис. 3.10, а—в). Этот способ довольно широко используется для металлизации пластмасс. Множество различных пуговиц, ручек, декоративных элементов из пластмассы покрыто металлом именно этим способом. На них надеты металлические колпачки, крышки, пластинки.

Рис. ЗЛО. Металлические способы крепления металлического покрытия на изделия из пластмасс:

а — обволакиванием; б — отгибанием; в — заклепыванием; г — склеиванием; д — горячим тиснением или заливкой

Эти виды механической металлизации хотя и трудоемки, но довольно удобны при изготовлении небольших деталей. Кроме того, в производстве таких изделий можно использовать пластмассы более низкого качества — вторичной, третичной или еще более многократной переработки. Основной недостаток этих методов — большой расход металла как на само целевое покрытие, так и на неизбежные и никому не нужные отходы. Кроме того, такие покрытия требуют обычных для металлических изделий трудоемких приемов отделки шлифованием и полировкой для получения продукции с хорошим товарным видом.

Среди изделий, получаемых путем механической металлизации, наиболее широко распространены фольгированные пластики. Их производят следующим образом. На листы стеклотекстолита, асботекстолита, гетинакса (рис. ЗЛО, г) толщиной от 0,1 до нескольких мм наклеивают металлическую, обычно медную, фольгу толщиной 35—50 мкм. Такие пластики используются в основном в электротехнике.

На пластмассовых изделиях из термопластов путем горячего тиснения через специальную переводную металлизированную пленку можно нанести декоративные тонкие металлические покрытия из алюминия, меди, латуни. Горячим тиснением можно получить как плоские, так и рельефные (выпуклые и вогнутые) рисунки. Процесс тиснения занимает немного времени (1—4 с) и осуществляется при помощи несложного оборудования. Оттиск образуется в результате местного придавливания (1—8 МПа) металлизированной переводной фольги к покрываемой поверхности горячим (100—180°С) жестким или эластичным штампом. Поверхность пластмассы размягчается, а слой металла прилипает к ней, отделяясь от пленки (рис. 3.10, 0).