Cleaning Before PVD & DLC Coating

Чистота заготовок перед вакуумным покрытием напрямую влияет на адгезию покрытия, однородность пленки и общее качество готовых изделий. Даже следовые остатки масла, пыли или оксидных слоёв могут привести к дефектам покрытия.

Команда НИОКР GTK посвятила себя углубленным исследованиям этого важного процесса перед покрытием, обеспечивая портфель патентов. На сегодняшний день более 300 предприятий по вакуумному покрытию используют наши ультразвуковые очистительные машины для компонентов покрытия — охватывая широкий спектр промышленных деталей, включая электронные компоненты, оптические устройства, прецизионное оборудование и полупроводниковые модули.

От индивидуального проектирования и точного производства до пуско-наладочных работ на месте и обучения операторов после поставки, а также долгосрочного послепродажного обслуживания — мы предоставляем бесшовный комплексный сервис, основанный на доверии клиента.

Что такое обработки PVD-покрытием?

PVD-покрытие (сокращение от Physical Vapor Deposition — физическое осаждение из паровой фазы) — это процесс нанесения тонкой, прочной пленки на поверхности, такие как металл, пластик или стекло. Он происходит внутри вакуумной камеры: твердое вещество испаряется (с помощью нагрева, плазмы или напыления) в атомы или молекулы. Эти пары затем конденсируются на поверхности подложки, образуя тонкий слой, который является прочным, устойчивым к царапинам и часто придает привлекательный, гладкий внешний вид, улучшая такие свойства поверхности, как твердость, износостойкость, коррозионная стойкость, электропроводность, оптические свойства или эстетика.

Какие основные методы PVD-обработки используются в промышленности?

PVD-покрытие делится на три основные категории: вакуумное испарение, напыление методом бомбардировки и ионное напыление.

  • Вакуумное испарение

Вакуумное испарение — одна из самых ранних и простых техник PVD. С помощью термического испарения, при котором металл нагревается до температуры, вызывающей его испарение, атомы или молекулы конденсируются на поверхности подложки, образуя тонкий слой.

  • Напыление методом бомбардировки 

Напыление методом бомбардировки — наиболее широко используемый промышленный метод PVD, ценится за универсальность и высокое качество пленки. Техника включает бомбардировку целевого материала ионами газа (обычно аргоном), выбивающими атомы или молекулы, которые затем осаждаются на поверхность подложки, образуя однородное, плотное и прочно сцепленное покрытие.

  • Ионное напыление 

Ионное напыление сочетает вакуумное испарение и напыление методом бомбардировки, при котором материал осаждается за счет бомбардировки ионами, что повышает адгезию и плотность покрытия. Широко используется для высокопроизводительных покрытий, требующих превосходной адгезии и плотности.

Почему необходимо очищать детали перед PVD-покрытием?

  • Технология PVD широко применяется в различных промышленных секторах, охватывая декоративные, функциональные и оптические покрытия.
  • Различные материалы заготовок и использование различных технологий обработки приводят к разным свойствам поверхности.
  • Кроме того, заготовки бывают различных форм, а некоторые имеют многочисленные сложные глубокие отверстия и слепые отверстия на внутренних поверхностях. Эти различные типы заготовок должны пройти экологически безопасную предварительную обработку, чтобы обеспечить чистоту всех отверстий, узких каналов и внутренних поверхностей.
  • Только когда заготовки достигнут определенного уровня чистоты, можно гарантировать успех PVD-покрытия.
  • Если детали недостаточно очищены во время предварительной обработки перед покрытием, массовое производство приведет к отказу покрытия и браку деталей, что вызывает высокий экономический риск и возможные финансовые потери

Для обеспечения эффективного сцепления и правильного развития свойств покрытия, очень важно начать с идеально чистой поверхности.

Общие детали включают различные металлы (такие как различные виды стали, электролитически покрытая латунь, литые изделия и т.д.) и множество формовых пресс-форм.

Общие загрязнители на деталях, требующие очистки, включают:

  • Остаточные масла и жиры от производственного процесса или антикоррозийные пленки
  • Различные производственные остатки, такие как полироли и абразивы
  • Остатки и вещества, образующиеся в процессе последующей обработки, такие как хромовая кислота при электроосаждении или пятна от жесткой воды при промывке
  • Загрязнители, попавшие во время обработки, транспортировки и хранения, такие как отпечатки пальцев, оксидные пленки или пыль

Шесть факторов или параметров, влияющих на технологию и процесс очистки:

  1. Подходящие и эффективные моющие средства: обычно используются щелочные или нейтральные агенты; для деталей, чувствительных к окислению, добавляют определенную долю водорастворимого ингибитора ржавчины, который не влияет на сцепление поверхности.
  • Подход к очистке: ультразвуковая очистка поверхности детали достигается за счет кавитационного эффекта ультразвука. Одновременно вертикальные вверх-вниз колебания компонентов создают трение с водой, что дополнительно повышает эффективность очистки;
  • Система фильтрации: бак ультразвуковой дегазации оснащен системой циркуляционной фильтрации, состоящей из резервуара, водяного насоса и фильтра. Принцип работы: жидкость из резервуара насосом подается в фильтр, где удаляются твердые частицы, и затем возвращается в бак ультразвуковой дегазации — улучшая эффективность очистки и увеличивая срок службы очистительной жидкости;
  • Подходящая температура очистки (для поддержания активности моющего средства рекомендуется рабочая температура 45-65 °C; рекомендуемая температура воды для промывки около 30-40 °C);
  • Время цикла очистки: В зависимости от различных типов процессов и загрязнений, а также при обеспечении качества очистки, время для каждого очистительного бака регулируется соответственно, обычно 5-6 минут;
  • Чистота качества воды: Эффективность очистки зависит от качества очищающей воды. Обычно проводимость очищающей воды в диапазоне 0,05-0,15 μS/см обеспечивает отсутствие водяных пятен на поверхности металлических заготовок; для очистки оптического стекла требуется проводимость ниже 0,06 μS/см. Поэтому предпочтительно использовать исключительно ди-воду для всей системы очистки.

Предварительная очистка с покрытием — это многоступенчатый процесс, включающий чередование этапов очистки и ополаскивания, а также как минимум одну сушку. Применяемая технология и последовательность зависят в значительной степени от материала основы, формы и размеров детали, а также от типа и степени загрязнения.

Конфигурация производственной линии по очистке покрытий настраивается в соответствии с конкретными заготовками:

Бак 1: Обычно применяется распылительная система, подходящая для заготовок с сильными загрязнениями на поверхности. Тяжёлые загрязнения смываются путём распыления раствором с моющим средством. Для заготовок с относительно лёгкими загрязнениями также можно выбрать ультразвуковую систему очистки для бака.

Бак 2: Обычно используется ультразвуковая система очистки. После предварительного удаления крупных частиц и тяжелых загрязнений с помощью распылительной очистки в баке 1, бак 2 продолжает ультразвуковую очистку для дальнейшего устранения загрязнений и повышения эффективности очистки.

Бак 3: Обычно проводится промывка для удаления остатков моющего средства и загрязнений с поверхности заготовки.

Бак 4: Проведение точной ультразвуковой очистки с дополнительным моющим средством для дальнейшего удаления остатков пятен на поверхности заготовки.

Бак 5: Промывка пузырьками ди-воды (воздушные пузырьки создаются и перемешиваются на дне воды с помощью чистого сжатого воздуха) — без добавления моющего средства.

Бак 6: Ультразвуковая промывка ди-водой — без добавления моющего средства.

Бак 7: Промывка пузырьками ди-воды (воздушные пузырьки создаются и перемешиваются на дне воды с помощью чистого сжатого воздуха) — без добавления моющего средства.

После трёх последовательных этапов промывки в баках 5, 6 и 7 заготовки тщательно очищаются. Эта трёхэтапная промывка также известна как переливная промывка, которая работает следующим образом: после начала процесса очистки в баке 7 непрерывно подается чистая вода. Вода из бака 7 переливается в бак 6, из бака 6 — в бак 5, а затем вода из бака 5 сбрасывается как перелив. Эта система перелива предотвращает вторичное загрязнение, вызванное «восстановлением концентрации загрязнений» в традиционной погружной промывке, а также экономит воду и снижает затраты на воду.

Бак 8: Сушка воздушным ножом – сдувает остаточные капли воды, прилипшие к поверхности заготовки. Это также экономит энергию и повышает эффективность последующей сушки горячим воздухом.

Бак 9: Сушка горячим воздухом или вакуумная сушка – для обычных заготовок достаточно сушки горячим воздухом. Для покрытий на заготовках с глубокими отверстиями, слепыми отверстиями, узкими диаметрами отверстий или сложными внутренними каналами необходима вакуумная технология сушки. Для ускорения общей эффективности очистки можно добавить дополнительный сушильный бак (один цикл сушки в одном баке занимает 8-10 минут; добавление дополнительного бака сокращает цикл до 5-6 минут для соответствия производственным требованиям).

Примечание: Каждый водяной бак, содержащий моющее средство, оснащен системой циркуляции для фильтрации плавающих частиц. Это увеличивает срок службы моющего раствора и снижает затраты воды и моющих средств.

Почему важна деионизированная вода?

Рекомендуется использовать деионизированную воду для всего процесса очистки. Ионы, присутствующие в водопроводной воде, могут химически реагировать с моющими средствами, снижая их активность, сокращая срок службы и ухудшая эффективность очистки — в конечном итоге увеличивая затраты на очистку. По этой причине все системы предварительной очистки покрытий оснащены оборудованием для деионизированной воды.

Это оборудование для деионизированной воды также можно использовать для систем охлаждающей воды в процессе нанесения покрытий. Если используется водопроводная вода в качестве охлаждающей, в трубопроводах склонны накапливаться отложения известкового налета, что ухудшает эффективность охлаждения и увеличивает энергопотребление системы охлаждения. Деионизированная вода предоставляет простое решение этих распространенных проблем, делая ее незаменимым оборудованием в индустрии покрытий.

Особенности и преимущества ультразвуковых очистителей для деталей перед PVD-покрытием

  • Процесс очистки включает несколько станций: гидроимпульс распылительная очистка, ультразвуковая очистка, промывка чистой водой, сушка сжатым воздухом, горячая воздушная сушка или вакуумная сушка, обеспечивающие чистоту деталей после очистки;
  • Оснащен системой ультрачистой воды, что обеспечивает оптимальную эффективность очистки как при ультразвуковой очистке, так и при промывке.
  • Использует такие конструкции, как контртекущая промывка и циркуляционная фильтрация воды для минимизации расхода чистой воды и моющих средств;
  • Использует системы управления Siemens или Mitsubishi PLC и низковольтные электрические компоненты Schneider и т. д., чтобы обеспечить надежность работы оборудования;
  • Оснащен цветным сенсорным интерфейсом SIEMENS или MITSUBISHI для управления человеком-машиной (HMI), что обеспечивает простую и надежную работу.
  • Цветной сенсорный экран брендов Siemens или Mitsubishi, легкий в управлении
  • После оптимизации параметров времени очистки, температуры и ультразвуковой мощности для достижения наилучших результатов, стабильность этих параметров обеспечивает постоянное получение оптимальных результатов очистки без дополнительных настроек.
  •  Доступна помощь в планировании индивидуальной компоновки машины на основе планировки цеха клиента;
  • Система оснащена комплексными функциями сигнализации и защиты, способными автоматически диагностировать распространенные неисправности для легкого обслуживания.

Дизайн процесса очистки может быть специально адаптирован под размеры вашего продукта и требования по производственной мощности. Если у вас есть особые требования, пожалуйста, свяжитесь с нами, и мы предоставим вам индивидуальный проект бесплатно.

Клиент из Пуны, Индия, который приобрел эту машину для очистки, поделился следующим отзывом:

«Инженеры GTK предоставили множество полезных советов на ранних этапах. Мы внедрили эти идеи и доработали процесс в соответствии с нашими потребностями. После нескольких продуктивных обсуждений наши команды, финальное оборудование, которое вы поставили, полностью соответствовало нашим требованиям к очистке. Это помогло нам достичь необходимых стандартов для наших деталей без чрезмерных капиталовложений в фабрику. Большое спасибо!»

Отзывы производителей санитарной керамики из Италии:

«Мы сотрудничаем с GTKCLEAN уже несколько лет, и ваши ультразвуковые очистители для предварительного покрытия очень стабильны и надежны. С момента установки оборудования все проблемы решались быстро, что полностью устранило все наши опасения. Машины очень долговечны и обеспечивают стабильную очистку. Мы продолжим выбирать вашу продукцию.»