Специфические гальванические процессы. Как мы осваивали вакуумное магнетронное напыление плёнок

Для тонировки стекол автомобиля существует несколько наиболее распространенных методов. Наиболее известные нам, это: тонировка стекол при помощи добавления присадок в массу стекла при производстве, тонировка стекол авто пленкой, тонировка стекол автомобиля напылением.

Технология тонировки стекол автомобиля напылением

Первый и последний способы активно используются в производственном цикле с применением специального оборудования. Тонировка автомобиля пленкой – этот метод нам всем хорошо известен, более того, многие уже проводили . То есть именно пленочная тонировка является в нашей стране – народным способом.

Каждый из этих способов имеет свои особенности, преимущества и недостатки, и рассматривать мы их не будем, чтобы не получилось, что «…петушка хвалит кукуха…» то есть вам понятно. Если о тонировке стекол пленкой мы уже говорили на страницах сайта, как о возможности самостоятельного процесса, то и о тонировке методом напыления можно сказать отдельно несколько слов.

В недалеком прошлом тонировка стекол автомобиля напылением кустарным способом проводилась в «гаражных автосервисах» - это было модно и по-своему «круто». До тех пор, пока тонировка не облазила и не превращала автомобиль в посмешище для окружающих и проблему для владельца. Тем более, что цвет тонировки автомобиля напылением получался больше зеркальный, а это категорически запрещено в , изложенных в ГОСТ РФ .

Тонирование напылением происходит следующим образом. Полированное прозрачное стекло помещается в вакуумную камеру, где на него наносится тонкий слой окислов металлов, который придает стеклу определенный цвет и свойства.

Технология тонировки стекол автомобиля напылением по науке называется – магнетронное напыление (второе название – плазменное). Основным достоинством магнетронного напыления является то, что финишное покрытие имеет лучшую устойчивость к атмосферным и механическим воздействиям и имеет высокие показатели тепло, - светоотражения. Эта технология сейчас актуальна при обработке стекол в стеклопакеты, для внутренних перегородок, витражей и т.д.

В автостроении метод тонировки стекол автомобиля напылением не получил широкого применения. Причина проста. Оконные стекла не испытывают тех интенсивных механических воздействий, которые применяются к автомобильным стеклам. Поэтому-то не прижилась тонировка стекол автомобиля напылением.

Если учесть, какие производственные мощности и устаревшее оборудование для этого применялись, понятны причины отказа водителей от этого метода тонировки стекол. Плюс существует еще ряд недостатков в тонировке стекол методом напыления.

Недостатки тонировки напылением

• Для напыления возникает необходимость демонтировать все стекла. Это в разы увеличивает трудоемкость процесса, особенно если речь идет о клееных стеклах.
• В отличии от штатного, это напыление обладает низкой износостойкостью, царапается при движении стекол, от песчинок и пыли.
• В зимний период, на заднем стекле автомобиля появляются проблемные «морщинки» вокруг ниток обогрева стекла – коэффициент расширения трех материалов: стекло, напыление, металл нитей накаливания, совершенно разный и несовместим друг с другом.
• В случае возникновения необходимости провести растонировку или перетонировку придется менять стекла.

А ты и твой автомобиль готовы к наступившей зиме? Современные гаджеты помогут с комфортом пережить зиму:

Существует много способов поверхностей, и к одним из основных относится вакуумная металлизация. Предметов с таким покрытием вокруг множество. Даже предметы из обычного пластика можно сделать похожими на металлические – с помощью этой технологии напыления металла они приобретут красивую серебристую или золотистую поверхность.

Понятие о вакуумной металлизации

С помощью такой технологии происходит обработка поверхностей изделий путём переноса мелких металлических частиц в вакууме. Они покрывают изделия плотным слоем. Для этого используется специальное оборудование, довольно дорогостоящее, для которого необходимо подходящее производственное помещение. В небольшой мастерской такой процесс работы не выполнить.

Вакуумная металлизация широкое применение получила сравнительно недавно, но уже показала, что этот способ, несмотря на использование дорогого оборудования, намного дешевле гальванического нанесения, а по сравнению с лакокрасочными покрытиями слой значительно насыщенней и поверхность получается более красивая.

На какие поверхности можно наносить

Способом вакуумного напыления металла можно покрывать предметы из металлов, керамики, стекла, пластмасс. При этом, в отличие от гальванического нанесения, для создания эффекта глянцевого хромирования, меднения, золочения, поверхностей не требуется предварительная полировка деталей.

Вообще, металлизировать таким способом можно любые материалы, которые устойчивы к нагреву до +80 и воздействию специальных лаков. А также материалы не должны быть пористыми, чтобы в процессе металлизации в вакуумной камере не выделялся атмосферный или другой газ, что приведёт к некачественному покрытию. К ним относится плохо обработанная керамика, древесина, бетон. Но даже на них можно нанести таким способом декоративные покрытия, если предварительно загрунтовать специальными составами.

Чаще всего сегодня обрабатываются таким способом предметы из пластмасс и металлов. Этот процесс только усиливает их положительные свойства. Напыление наносится на металлические поверхности изделий, состоящие из различных сплавов. При этом создаётся , изменяются электропроводные свойства металла в сторону повышения, улучшается внешний вид предметов.

Металлизация пластмасс позволяет изготавливать красивые, практичные изделия из дешёвого сырья. В автомобилестроении пластмассовые детали устанавливают для снижения веса. Решётки радиаторов, корпуса, колпаки колёс и другие детали, к которым не требуется обладание повышенной прочностью, изготавливаются из прочных марок пластмасс и обрабатываются под металл.

Оборудование для вакуумной металлизации

У этой технологии, как и у других таких же сложных, имеются свои плюсы и минусы:

Аппарат для нанесения покрытий - схема

• необходимость использования дорогостоящего оборудования;
• большие расходы электроэнергии;
• потребность в просторном производственном помещении для размещения всех приспособлений и для полного технологического цикла изготовления.

Дополнительные расходы средств требуются при этом на технический процесс нанесения дополнительного слоя – защитного лака.

Установки вакуумного напыления представляют собой совокупность устройств, которые последовательно и самостоятельно выполняют ряд функций, необходимых для технологического процесса металлизации.

Основные функции:

• откачка воздуха для получения условий разрежения;
• распыление в определённых условиях металлических частиц на поверхность предметов;
• транспортировка обрабатываемых деталей;
• контроль режимов происходящих процессов вакуумного напыления;
• электропитание и другие вспомогательные приспособления.

Составляющие узлы вакуумной установки:

• Рабочая камера. В ней происходит сам процесс металлизации.
• Источник испаряемых металлов вместе с управляющими и энергообеспечивающими устройствами.
• Системы контроля и управления для регулировки температуры, скорости напыления, толщины плёнки, её физических свойств.
• Откачивающая и газораспределительная система, обеспечивающая получение вакуума и регулировку газовых потоков.
• Системы блокировки рабочих узлов, блоки электропитания.
• Транспортирующее устройство, определяющее подачу-извлечение из вакуумной камеры, смену положений деталей при нанесении металлопокрытия.
• Вспомогательные устройства – заслонки, внутрикамерные манипуляторы, газовые фильтры и др.

Особенности оборудования

Установки для вакуумного процесса нанесения металлического слоя бывают магнетронные и ионно-плазменные. В любых из них необходимо достигать испарения вещества с поверхности металлических болванок, минуя стадию расплава металла.

При сублимационном способе процесс нагрева происходит быстро до температуры испарения, не допуская расплава. Для этого используются нагреватели, способные повышать кинетическую энергию вплоть до разрушения кристаллической решётки. Но некоторые металлы не сублимируют в вакууме, и поэтому с ними стадии расплава не избежать. Поэтому в таких случаях применяются дополнительные системы фильтров.

Способом вакуумного напыления металлического слоя покрываются изделия разных размеров: крупные (до 1 м) и совсем мелкие. Существуют технологии металлопокрытия многометровых тканей и плёнок – они перематываются из одного рулона в другой в процессе напыления в вакуумной камере. Поэтому бывают установки с рабочими камерами разных размеров:

• небольшие – несколько литров;
• крупные – несколько кубометров.

Технологический процесс

Вакуумная металлизация, основанная на испарении и выпадении частиц металла на подложку, представляет собой ряд последовательно происходящих процессов. Они довольно сложные.

Металл при нагревании перед тем, как стать покрытием, претерпевает целый ряд изменений. Вначале он испаряется, затем адсорбируется, после этого выпадает конденсатом и кристаллизуется на поверхности, с образованием металлической плёнки. Каждый процесс довольно сложный.

На качество готового изделия влияют многие факторы. Главные из них – физико-технические характеристики материалов заготовок и выдерживаемые условия процесса металлизации. Образование слоя покрытия происходит в два основных этапа. Это перенос массы и энергии от источника и их равномерное распределение по поверхности обрабатываемого изделия.

Этапы выполнения вакуумной металлизации

Напыление металла на поверхности изделий методом вакуумной металлизации производится по технологии, состоящей из нескольких этапов:

• Деталь подготавливается к процессу нанесения покрытия. Для этой цели подходят только заготовки несложных форм, которые не имеют острых углов или участков, труднодоступных для прямолинейного попадания конденсата.
• Процесс нанесения защитного слоя. На полимеры с содержанием низкомолекулярных наполнителей предварительно наносятся слои антидиффузионных лаковых покрытий.
• Сушка и обезжиривание. Заготовки проходят этап сушки адсорбированной влаги в течение трех часов при температуре +80 .
• Процесс обезжиривания происходит уже на подготовительном этапе в вакуумной камере путём воздействия тлеющего разряда.
• Проведение отжига на этой стадии особенно благоприятно для полимерных материалов – положительно сказывается на их структуре, снижается при этом внутреннее напряжение.
• Проводится активационная обработка перед нанесением металлического слоя на поверхность для повышения её адгезии. Используемые методы зависят от материала заготовки.
• Нанесение металлического покрытия. При этом слой покрытия формируется путём конденсации пересыщенных паров металлов на холодную поверхность заготовки.
• Затем проводится контрольная проверка качества металлического слоя. Для декоративных изделий она заключается в осмотре поверхности с определением прочности и равномерности слоя. Для технических деталей используются дополнительные испытания. На практике применяются методы отслаивания липкой лентой, истирание, разрушение УЗ колебаниями и др.

Сферы применения

Технология обработки поверхностей методом вакуумной металлизации применяется в производстве многих товаров:

• Сантехнической фурнитуры – сильфонов, кнопок смыва и др. Самая распространённая металлизация - алюминием, придающая изделиям хромированный вид.
• Мебельная фурнитура – ручки для мебельных дверок и ящиков, декоративные отделочные детали, вешалки для одежды и др.
• Зеркальные покрытия. Небьющиеся зеркала изготавливаются способом металлизации полимерных плёнок, натянутых на рамки.
• Кожгалантерея – пряжки для ремней, пуговицы, люверсы.
• Упаковочные материалы – крышки для флаконов с парфюмерией, дозаторы косметических средств, декоративные коробочки для бижутерии и др.
• В производстве бижутерии, декоративных сувениров и подобных изделий.
• При изготовлении предметов геральдики – гербов и других предметов.
• Радиоэлектроника – приборные панели телевизоров, крышки мониторов, кнопки и др.
• Микроэлектроника – изготовление интегральных микросхем, полупроводников и других деталей. Обычно применяется напыление меди.
• Автомобильная промышленность – внутренняя светоотражающая часть фар и многие декоративные детали снаружи и внутри машины.
• Светотехнические изделия – для декорации деталей светильников.

Визуально можно сделать имитацию под любой драгоценный или полудрагоценный металл. Вакуумная металлизация придаёт изделиям не только красивые декоративные свойства, но и создаёт защитный слой от коррозии для металлов, износа для других материалов. Металлизация пластмасс позволяет из дешёвых материалов создавать практичные и красивые изделия. Стойкое покрытие обеспечивает долгий срок эксплуатации изделий.

Выводы

По времени использования наибольший срок сохранения декоративного слоя у предметов, находящихся в закрытых помещениях. Те, что часто подвергаются атмосферным воздействиям, могут со временем повреждаться. Но для их защиты обычно используются специальные лаковые слои, которые продлевают срок службы таких изделий. К преимуществам покрытий вакуумным способом относится их экологичность, по сравнению с другими аналогичными технологиями.

Среди покупателей распространено мнение, что качество теплоизоляции окон (одна из пяти их основных функций) определяется числом стекол в стеклопакете, а также расстоянием между ними. Исходя из этого, можно сделать вывод, что идеальным вариантом в представлении клиентов является окно с большим количеством камер и стекол. Подобные конструкции действительно способны гарантировать максимальную теплоизоляцию, но в то же время они отличаются существенным недостатком – из-за большой массы очень быстро изнашивается фурнитура . Оптимальным выходом из ситуации представляется покупка стекла с напылением.

В настоящее время для остекления квартир используются стекла с серебряным, титановым напылением и др. При этом нанесение металла на поверхность окна происходит или методом пиролиза, или магнетронным распылением на специальном высоковакуумном оборудовании.

В отличие от традиционных стеклопакетов, уменьшающих теплопотери от конвекции (перемещение масс нагретого воздуха) и теплопроводности, окна с напылением минимизируют потери и от теплового излучения. Именно на счет последнего приходится основной объем теплопотерь. В связи с этим стекла с титановым напылением (и прочими видами металлического напыления) получили наименование энергосберегающих или низкоэмиссионных.

Стекла с металлическим напылением называют селективными – из-за того, что они отражают лишь электромагнитные волны определенного диапазона. Такие конструкции гарантируют прохождение в квартиру коротковолнового солнечного излучения, однако препятствуют выходу из нее длинноволнового теплового излучения, к примеру, от отопительных приборов.

Стекла с напылением получили широкое распространение не только в строительном секторе. Производители часов с недавних пор занялись активным производством минеральных стекол с сапфировым напылением. Их поверхность тверда как у сапфировых стекол (ее практически невозможно поцарапать) и, в то же время, они не уступают по прочности конструкции минеральным и пластиковым стеклам.

K-стекла и I-стекла

Сейчас большинство крупных фирм в мире, специализирующихся на выпуске оконных конструкций, освоили производство энергосберегающих стекол. Выделяются два типа покрытий – твердое (т.н. К-стекло или Low-E) и мягкое (I-стекло или Double Low-E).

К-стекло, получаемое методом пиролиза, появилось на рынке первым. При его изготовлении на предварительно очищенную поверхность обычного стекла при высокой температуре наносится тончайший слой (10-15 нм) окислов металлов, являющийся прозрачным и располагающий прекрасной электропроводностью. Последняя характеристика напрямую связана с эмиссией (излучательной способностью) поверхности. И если у обычного стекла коэффициент эмиссии равняется 0,84, то у К-стекла – 0,2. Определение «твердая» такая конструкция заслужила за счет повышенной прочности.

I-стекло, по сравнению с К-стеклом, обладает улучшенными теплосберегающими свойствами. В данном случае при производстве происходит вакуумное напыление металла на стекло. В стеклопакет «мягкое» I-стекло ставится напылением вовнутрь, т.к. не отличается устойчивостью к механическим нагрузкам. Эффективность снижения теплопотерь у I-стекла в 1,5 раза выше, чем у К-стекла. Оно может сохранять в квартире до 90% тепловой энергии.

Наряду со снижением до минимума тепловых потерь в помещении, снижением нагрузки на фурнитуру, стекла с напылением характеризуются прозрачностью. Наличие напыления увеличивает стоимость стеклопакета в 1,5-2 раза (зависит от того, одно- или двухкамерный стеклопакет).

Обратившись в компанию «Globalwindow», вы получите исчерпывающие консультации по расчету стоимости окон , по подбору идеального для вашего дома решения. Окна с напылением непременно оправдают затраты на их приобретение – особенно они актуальны для тех, у кого в доме функционирует индивидуальная система отопления.

Напыление металлов и их окислов на стекло дает возможность улучшить качество стекла, а также придать ему некоторые дополнительные полезные свойства. Наверняка многие из нас замечали в фильмах «односторонние» зеркала. С их помощью, находящиеся вне комнаты, могут наблюдать за теми, кто внутри. Последние же, в свою очередь, не видят тех, кто находится снаружи, и могут разглядеть в таком стекле только свое отражение. Такие стекла существуют в реальности и чаще всего используются не для шпионажа, а для защиты различных объектов от посторонних взглядов, и для их изготовления используется зеркальное напыление.

Технология напыления

Принцип действия такого эффекта основан на том, что затемненное помещение очень сложно рассмотреть на фоне более яркого отражения. На сегодняшний день не существует полупрозрачных зеркал, которые бы обладали возможностью пропускать свет в одну сторону и не пропускать в другую.

Для того чтобы изготовить такое стекло люди стали использовать специальные методы, позволяющие создавать изделия с односторонним эффектом. Так, обычные зеркала представляют собой стекла, на заднюю поверхность которых нанесено очень плотное и толстое отражающее покрытие. Зеркала же с односторонней прозрачностью изготавливаются по аналогии, но при этом используется более тонкий и пропускающий свет слой покрытия.

В качестве альтернативы сегодня часто используют зеркальную пленку, которая наносится на поверхность изделия. Такая зеркальная пленка может легко наноситься на уже готовое изделие.

Существует два основных метода напыления:

• пиролитический способ (осуществляется еще на стадии изготовления);
• напыление вакуумного типа (наносится на готовые изделия, при помощи установок специального типа).

На сегодняшний день существует несколько разновидностей вакуумного напыления, самыми популярными, среди которых можно назвать:

• магнетронное высокоскоростное;
• ионно-плазменное.

Эта разновидность обработки предполагает нанесение на поверхность стекол различных видов металлов и их соединений при помощи использования метода магнетронного напыления. Изделия обрабатываются в условиях закрытого пространства. Такая обработка производится на молекулярном уровне, благодаря чему изделия получают высокие качественные и эксплуатационные характеристики.

Для достижения необходимого эффекта часто используются газы различного типа – кислород, азот или аргон. В процессе реакции на поверхности изделия образуются слои металлов. Это обеспечивает возможность изготавливать стекла с различными заданными характеристиками.

Стекла, тонировка которых была выполнена с использованием технологии магнетронного напыления, имеют целый ряд преимуществ:

• отличные светоотражающие характеристики;
• отличные характеристики теплоотражения;
• благодаря возможности моделирования толщины слоя наносимого металла, производители могут изготавливать стекла с необходимыми характеристиками светоотражения и светопропускания;
• данный вид покрытия может использоваться даже для обработки узорчатого стекла.
• сравнительно невысокая и доступная стоимость.

Ионно-плазменное напыление

Для нанесения ионно-плазменного напыления необходимо обязательно поместить изделие в условия вакуума. В условиях закрытого пространства находится инертный газ, катоды с отрицательным зарядом и металлическим покрытием, положительно заряженный анод, а также подшипник с тройным вкладышем.

Слой напыления при обработке наносится именно на подшипник. Плазменный метод дает возможность наносить на поверхность изделий сплавы самых различных металлов, а также их соединений, таких как титан, серебро, алюминий, никель, хром и др.

Качество наносимых покрытий всегда будет напрямую зависеть от качества поверхности. В таком деле учитываются даже такие моменты, как шероховатость или фактура заготовки, качество подготовки самой поверхности и культура производства. Можно отметить, что сдерживающим фактором, который оказывает влияние на распространение данного метода можно назвать достаточно жесткие требования к подготовке поверхности, а также стоимость используемого оборудования.

Отдельного внимания заслуживают стекла с сапфировым напылением. В часовой промышленности эта технология часто используется для создания циферблатов. В качестве материала для производства используется минеральное стекло, которое, в свою очередь, искусственно выращивается из кристаллов оксида кремния.

Для любителей особенно прочных стекло, мастера из Швейцарии научились создавать стекла даже из искусственных сапфиров. Таким изделиям характерна высокая прочность и не менее высокая стоимость. Решение между прочностью и стоимостью стало найдено после изобретения стекла минерального типа, на которое было нанесено сапфировое напыление. Этот вид напыления имеет прочность сапфирового и стоимость обычного минерального. Единственным недостатком можно назвать быстрый срок истирания.

Технологии, дают возможность наносить на поверхность стекла качественные тонирующие, низкоэмиссионные, самоочищающиеся покрытия, которые могут обладать эффективностью любой заданной степени.

Покрытия, в состав которых входят оксиды обладают большей прочностью, чем покрытия из металлов. Они более устойчивы к внешним воздействиям и отличаются химическим родством со стеклом.

Здравствуйте, друзья.

Итак, история началась немного ранее, когда у нас появилась вакуумная камера. Путь её к нам был неблизок и может быть описан отдельным рассказом, но это, как говорится, «совсем другая история». Скажу только, что ещё раньше она приносила людям какую-то пользу в одной из лабораторий Гёттингенского университета.

Первое, на чём мы начали эксплуатировать вакуумную камеру, стало испробывание способа термического осаждения металлов на подложки. Способ прост и стар, как мир. В молибденовый тигель помещается мишень распыляемого металла, например, серебра. Вокруг него размещён нагревательный элемент. Мы использовали проволоку из вольфрамрениевого сплава, которую наматывали в виде спирали.

Полностью устройство для термического напыления выглядит следующим образом:

Оснастка для термического напыления металлов. а. В сборе (защитный экран и задвижка сняты). Обозначения: 1 – тигель, 2 – нагревательный элемент, 3 – паропровод, 4 – токоподвод, 5 – термопара, 6 – рамка для образца.

После пропускания тока (в вакуумную камеру идёт через гермовводы) спираль раскаляется, нагревает лодочку, в которой также нагревается материал мишени и испаряется. Облако металлического пара поднимается по паропроводу и окутывает тело, на которое необходимо осадить металлическую плёнку.

Сам по себе способ простой и хороший, однако есть и минусы: большое энергопотребление, трудно располагать в облаке пара поверхности (тела), на которые нужно осаждать плёнку. Адгезия тоже не самая лучшая. Наносили на разные материалы, в том числе на металлы, стекло, пластик и др. В основном - для исследовательских целей, поскольку мы только осваивали вакуумное оборудование.

Теперь настал черёд рассказать про вакуумную систему. Эксперименты мы проводили в вакуумной камере, оснащенной вакуумной системой, состоящей из роторного форвакуумного и турбомолекулярного насоса и обеспечивающей остаточное давление 9,5 10 -6 – 1,2 10 -5 мм.рт.ст.
Если на первый взгляд кажется, что она не сложная, то на самом деле это не так. Во-первых, сама камера должна иметь герметичность, необходимую для поддержания высокого вакуума. Это достигается применением герметизации всех функциональных фланцев и отверстий. Верхний и нижний фланцы-крышки имеют такие же, по-принципу, резиновые уплотнения, как и самые малые отверстия, предназначенные для установки окон, датчиков, устройств, гермовводов и др. фланцевых крышек, только диаметром гораздо большим. Например, для надежной герметизации такого отверстия

Требуется фланец, прокладка и крепеж, как на этой фотографии.

Вот этим датчиком производится измерение вакуума в камере, сигнал с него поступает на прибор, который показывает уровень высокого вакуума.

Вакуум необходимого уровня (например 10-5 мм.рт.ст.), достигается следующим образом. Вначале форвакуумным насосом откачивается низкий вакуум до уровня 10-2. По достижении этого уровня включается высоковакуумный насос (турбомолекулярный), ротор которого может вращаться со скоростью 40 000 об/мин. При этом форвакуумный насос продолжает работать - он откачивает давление из самого турбомолекулярного насоса. Последний является довольно капризным агрегатом и его «тонкое» устройство и сыграло определенную роль в этом повествовании. Мы используем японский турбомолекулярный насос фирмы Osaka vacuum.

Откачиваемый из камеры воздух с парами масла рекомендуется сбрасывать в атмосферу, поскольку мелкодисперсные капельки масла могут «забрызгать» все помещение.

Разобравшись с вакуумной системой и отработав термическое напыление мы решили опробовать другой способ нанесения пленок - магнетронный. У нас был длительный опыт общения с одной крупной лабораторией, которая нам наносила функциональные нанопокрытия для некоторых наших разработок как раз способом магнетронного напыления. Кроме того у нас имеются довольно тесные связи с некоторыми кафедрами МИФИ, МВТУ и других вузов, которые также помогали нам освоить эту технологию.

Но со временем мы захотели использовать побольше возможностей, которые предоставляет вакуумная камера.

В скором времени у нас появился небольшой магнетрон, который мы и решили приспособить для нанесения пленок.

Именно магнетронный вакуумный метод напыления тонких металлических и керамических пленок считается одним из самых производительных, экономичных и простых в эксплуатации среди всех физических методов напыления: термического испарения, магнетронного, ионного, лазерного, электронно-лучевого. Магнетрон устанавливается в один из фланцев, как удобно для использования. Однако для напыления этого еще недостаточно, поскольку он требует подведения определенного напряжения, охлаждающей воды, а также газов для обеспечения поджига плазмы.

Теоретический экскурс

Наши вузовские друзья изготовили для этого магнетрона DC источник питания на мощность порядка 500 Вт.

Также мы соорудили систему газонапуска для плазмообразующего газа аргона.

Для размещения предметов, на которые будут напыляться плёнки, мы соорудили следующее приспособление. В крышке камеры имеются технологические отверстия, в которые можно устанавливать разные приспособления: гермовводы электроэнергии, гермовводы движения, прозрачные окошки, датчики и прочее. В одно из этих отверстий мы установили гермоввод вращающегося вала. Снаружи камеры на этот вал мы подвели вращение от небольшого электромоторчика. Установив скорость вращения барабана порядка 2-5 герц мы добились хорошей равномерности нанесения плёнок по окружности барабана.

Снизу, т.е. внутри камеры, мы укрепили на вал лёгкую металлическую корзину, на которую можно навешивать предметы. В канцелярском магазине такой стандартный барабан продаётся как корзина для мусора и стоит порядка 100 рублей.

Теперь у нас было в наличии практически всё необходимое для напыления плёнок. В качестве мишеней мы использовали следующие металлы: медь, титан, нержавейку, алюминий, сплав медь-хром.

И начали пылить. Через прозрачные окна в камеру можно было наблюдать свечение плазмы на поверхности мишени магнетрона. Так мы контролировали «на глазок» момент поджига плазмы и интенсивность напыления.

Способ контроля толщины напыления придумали достаточно простой. Размещали на барабане один и тот же кусочек фольги с замеренной площадью поверхности и измеряли его массу до и после сеанса напыления. Зная плотность напыляемого металла легко вычисляли толщину наносимого покрытия. Регулировали толщину покрытия либо изменением времени напыления, либо регулируя напряжение на источнике питания магнетрона. На этом фото видны прецизионные весы, позволяющие замерять массу образцов с точностью до десятитысячных долей грамма.

Наносили мы на различные материалы: дерево, металлы, фольга, пластики, бумага, полиэтиленовые плёнки, ткани, короче на всё, что можно было разместить в камере и прикрепить к барабану. В основном мы ориентировались на получение эффектов декоративного характера – изменение цвета или тактильного восприятия поверхности. На этих образцах органического и неорганического происхождения можно увидеть разницу в цвете до и после нанесения различных металлических плёнок.

Ещё более рельефно разница в цвете до и после напыления видна на тканях и плёнках. Здесь правый кусочек обычной полиэтиленовой плёнки – не напыленный, а левая покрыта слоем меди.

Ещё один эффект, который может быть использован для различных нужд – это проводимость тонких плёнок на подложках. На этом фото показано сопротивление кусочка бумаги (в омах), на который нанесена плёнка из титана толщиной чуть больше микрона.

Для дальнейшего развития мы выбрали несколько направлений. Один из них – улучшать эффективность напыления плёнок магнетронами. Собираемся «замахнуться» на собственную разработку и изготовление более мощного магнетрона высотой с камеру и мощностью в 2 раза больше, чем показанный в этом очерке. Также мы хотим опробовать технологию реактивного напыления, когда вместе с плазмообразующим газом аргоном в камеру подаются, например, кислород или азот и в ходе напыления плёнок на поверхности подложки образуются не чисто металлические плёнки, а оксиды или нитриды, которые имеют другой спектр свойств, нежели чистые металлические плёнки.