FCVA鍍膜及其應(yīng)用

　　目前應(yīng)用于縫制機(jī)械的新材料很多，比如多元填充高分子材料、陶瓷、金屬鈦、特氟龍、低溫液態(tài)化油脂等。而陶瓷、金剛石粉、鈦合金、多元填充高分子材料等特種材料的涂覆工藝也在不斷改進(jìn)并且越來越多地應(yīng)用于縫制機(jī)械中。

　　鍍膜，是應(yīng)用新的材料及新的涂覆工藝較多的一道工序。已經(jīng)有不少高速自動化縫紉機(jī)的零部件在鍍膜時采用了新膜層材料和新鍍膜方式。我們知道，鍍膜涉及兩項(xiàng)基本內(nèi)容，一是鍍膜的技術(shù)與方法，二是所鍍膜層的材料。不同的鍍膜方式，所達(dá)到的鍍膜效果不同，膜層的性能發(fā)揮情況也隨之有差異，而采用不同的鍍層材料也有不同的性能表現(xiàn)。

　　1　不同的鍍膜技術(shù)

　　在微觀環(huán)境下看，鍍膜就是將一些物質(zhì)（反應(yīng)物）的分子、原子或者離子通過一定的方式被分解出來在其所具有的能量作用下涂覆（沉積）在需要鍍膜的工件（基體）上。鍍膜時，要考慮膜層、工件材料的物理或化學(xué)性質(zhì)，選擇合適的鍍膜方法將膜層緊緊地附著于工件上并且要產(chǎn)生好的性能效果。

　　真空鍍膜技術(shù)就是在真空環(huán)境下，通過化學(xué)、物理方式將反應(yīng)物或者靶材沉積到基體上的薄膜氣相沉積技術(shù)。鍍膜通常需要在干凈、純粹的真空環(huán)境下進(jìn)行，既為了避免污染（減少成膜過程中氣體分子進(jìn)入薄膜中成為雜質(zhì)的量），也在于膜層材料的分子、原子化學(xué)性活躍，在常溫常態(tài)下容易出現(xiàn)問題（比如分子間的碰撞、氧化反應(yīng)）。

　　根據(jù)反應(yīng)方式分，真空鍍膜技術(shù)有PVD（物理氣相沉積）、CVD（化學(xué)氣相沉積）以及FCVA等。

　　1.1 PVD

　　PVD是英文Physical Vapor Deposition（物理氣相沉積）的縮寫，是指在真空條件下，采用低電壓、大電流的電弧放電技術(shù)，利用氣體放電使靶材蒸發(fā)并使被蒸發(fā)物質(zhì)與氣體都發(fā)生電離，利用電場的加速作用，使被蒸發(fā)物質(zhì)及其反應(yīng)產(chǎn)物沉積在工件上。PVD鍍膜技術(shù)主要分真空蒸發(fā)鍍膜、真空濺射鍍膜和真空離子鍍膜三類。

　　真空蒸發(fā)鍍膜是通過加熱蒸發(fā)某種物質(zhì)（比如金屬、化合物等）使其原子或分子以冷凝方式沉積在作為基體的固體表面；濺射鍍膜是用高能粒子轟擊固體表面時能使固體表面的粒子獲得能量并逸出表面，沉積在基體上；離子鍍膜是蒸發(fā)物質(zhì)的分子被電子碰撞電離后以離子沉積在固體表面，是真空蒸發(fā)與陰極濺射技術(shù)的結(jié)合。

　　1.2 CVD

　　CVD是Chemical Vapor Deposition（化學(xué)氣相沉積）的縮寫，很多反應(yīng)物質(zhì)在通常條件下是液態(tài)或固態(tài)，經(jīng)過汽化成蒸汽再參與反應(yīng)，通常是通過化學(xué)反應(yīng)的方式，利用加熱、等離子激勵或光輻射等各種能源，在反應(yīng)器內(nèi)使氣態(tài)或蒸汽狀態(tài)的化學(xué)物質(zhì)在氣相或氣固界面上經(jīng)化學(xué)反應(yīng)形成固態(tài)沉積物。

　　CVD是現(xiàn)代半導(dǎo)體工業(yè)中應(yīng)用最為廣泛的用來沉積多種材料的技術(shù)，包括大范圍的絕緣材料，大多數(shù)金屬材料和金屬合金材料。

　　近年來，等離子體增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積法（PECVD）發(fā)展起來，最早也是用于半導(dǎo)體材料的加工，將沉積溫度從1000℃降到600℃以下，最低的只有300℃左右。

　　1.3 FCVA

　　FCVA鍍膜是英文Filtered Cathodic Vacuum Arc的縮寫，即“過濾陰極真空電弧技術(shù)鍍膜”，對縫制機(jī)械行業(yè)而言還算是新事物。這種鍍膜技術(shù)正在為朝高速、無油環(huán)保方向發(fā)展的縫制機(jī)械提供助力。

圖1 FDVE原理示意圖

　　如圖1所示，F(xiàn)CVA使用異面雙彎過濾器以及高能電、磁場過濾除去多余宏觀顆粒和不帶電的離子，其膜層表面形貌方面的質(zhì)量可以與CVD膜層相比。FCVA技術(shù)產(chǎn)生能像穩(wěn)定的電弧和純離子束流，能量可以根據(jù)不同的工藝要求精確控制，由FCVA技術(shù)沉積的碳膜和金屬膜質(zhì)量高，其等離子掃描技術(shù)可以使鍍膜沉積面積提高到直徑12英寸以上。FCVA的鍍膜過程可以在低溫下（小于80攝氏度）進(jìn)行，可廣泛應(yīng)用于包括塑料和橡膠在內(nèi)的各種領(lǐng)域，這點(diǎn)對縫制機(jī)械元器件來說也特別重要。

　　FCVA技術(shù)的核心點(diǎn)是：原體是百分百的等離子體——除了電子、原子外還有正離子，這些是所需要鍍膜的材料本身產(chǎn)生的，比如鍍碳，就是碳正離子，而鍍銅則就是銅正離子，與工件上的電子合并成為中性的原子。它采用起弧方式產(chǎn)生100%離化的鍍膜粒子，這些鍍膜離子在到達(dá)鍍膜基體之前，通過外加電磁場來調(diào)節(jié)鍍膜離子的能量，而不像普通的磁控濺射鍍膜方式只能通過加熱的方法來增加鍍膜粒子的能量。

　　過濾陰極電弧（FCA）配有高效的電磁過濾系統(tǒng)，可將離子源產(chǎn)生的等離子體中的宏觀粒子、離子團(tuán)過濾干凈，經(jīng)過磁過濾后沉積粒子的離化率為100%，并且可以過濾掉大顆粒，因此制備的薄膜非常致密和平整光滑，抗腐蝕性能好，與機(jī)體的結(jié)合力很強(qiáng)。

　　為了達(dá)到良好的效果，F(xiàn)CVA鍍膜對各工藝環(huán)節(jié)有嚴(yán)格的管理要求。鍍膜之前，要對待鍍膜的基體進(jìn)行清洗，因?yàn)檫@些基體帶有空隙、空洞、油脂、污跡等，可通過真空加熱和清洗加熱去掉這些“臟東西”——鍍膜的基體一定要干凈無雜質(zhì)。經(jīng)過處理的基體還應(yīng)該在無菌的環(huán)境中上到夾具上，如果短時間不能鍍膜則會放到設(shè)置了一定溫度的保溫箱中，使其處于良好的狀態(tài)。