Технология Вакуумной металлизации полимерных материалов

Процесс нанесения вакуумных покрытий на полимерные материалы связан с рядом особенностей, обусловленных природой полимерного материала и способом формирования покрытия. Так как большинство полимерных материалов характеризуется низкой теплостойкостью, они легко разрушаются под действием больших тепловых потоков, резко увеличивают газовыделение вследствие выхода паров воды, мономеров, растворителей и пластификаторов. Толщина покрытия, наносимого на холодную подложку ограничена возникновением внутренних напряжений в формируемой плёнке. При осаждении металлического покрытия на подложку при комнатной температуре получается мелкокристаллическая структура с высоким удельным сопротивлением и малой плотностью, особенно в тонких слоях. Структура покрытия зависит от давления остаточного газа, его состава и скорости конденсации металла. 0 статочные газы влияют на структуру покрытия, осаждаясь на подложку одновременно с атомами металла и после окончания напыления, когда они сорбируются на поверхности металлической пленки. Тонкие металлические пленки весьма чувствительны к примесям даже в небольшом количестве. Примеси могут входить в состав испаряемого металла или попадать на подложку в результате разрушения материала испарительного устройства (тигля, лодочки, спирали). Толщина металлического покрытия на полимерных материалах обычно составляет 0,02 - 0,5 мкм и в значительной степени определяется назначением покрытия. Конструкторская подготовка детали к металлизации. Полимерная деталь не должна содержать острых кромок, участков поверхности, затененных для направленного потока атомов металла.2. Сушка и обезгаживание полимерных деталей. Полимеры содержат большое количество адсорбированной влаги. Полиамиды, например, адсорбируют до 12 % влаги. Они содержат также пластификаторы и другие низкомолекулярные вещества, которые десорбируясь в вакууме могут вызвать резкое повышение давления. Поэтому проведение сушки при Т = 80...100 ⁰С и выдержка 2...3 часа при данной температуре являются необходимым условием нанесения качественных покрытий. Обезгаживание рулонных пленочных материалов осуществляют, как правило, в вакуумной камере на стадии предварительной подготовки: рулон разматывают и одновременно подвергают обработке тлеющим разрядом, вызывающей активную десорбцию адсорбированных газов. Отжиг полимерных материалов на стадии сушки в целом благоприятно сказывается на свойствах и структуре материала, так как значительно снижаются внутренние напряжения и образуется более равновесная структура. При сушке полимерных пленок необходимо принимать меры, исключающие образование складок и вытяжек.При металлизации полимерных материалов, содержащих низкомолекулярные наполнители, используют предварительное нанесение на их поверхность антидиффузионных лаковых слоев.3. Активационная обработка поверхности. Выбор метода активации определяется, прежде всего, природой полимера. В общем случае используются все известные методы активации поверхности. Оптимизация режимов и условий предварительной активационной обработки проводится, как правило, по критериям максимальной прочности адгезионного соединения покрытия с основой. При металлизации пленочных полимерных материалов широко используется обработка в тлеющем разряде. Активационный эффект при обработке в плазме тлеющего разряда сохраняется около одного месяца, затем наблюдается его резкое снижение. Высокая адгезия металлизированного полиэтилена и полипропилена обеспечивается при проведении дополнительной обработки полимера в хромовых смесях (например, К₂Cr₇O₂+H₂O).4. Нанесение металлического покрытия в вакууме. Образование газовой фазы при металлизации полимерных материалов может быть осуществлено практически всеми известными методами. Наиболее часто, однако, используют термическое испарение резистивным методом. Данным методом наносят на пленочные полимерные материалы, например, алюминиевое покрытие. Вольфрамовые испарители используются реже, т.к. при высоких температурах алюминий взаимодействует с вольфрамом, образуется химическое соединение, которое имеет относительно невысокую температуру возгонки, что приводит к быстрому разрушению испарителя. Использование электронно – лучевого, электродугового методов испарения ограничено, так как происходит значительный нагрев подложек, что не всегда допустимо при вакуумной металлизации полимерных материалов.5) Контроль качества металлизации, упаковка и складирование изделий. При осаждении декоративных покрытий контроль качества осуществляется, как правило, путем регистрации оптических свойств, равнотолщинности покрытия, прочности адгезионного соединения. Следует отметить, что определение механических свойств тонких покрытий является достаточно сложной задачей.