Гальванопластика в промышленности - Казначей Б.Я.
Скачать (прямая ссылка):
Среди причин, способствовавших его быстрому распространению, нужно отметить прежде всего большие успехи, достигнутые в изготовлении мощных вакуумных насосов и в усовершенствовании способов нагрева металла в вакууме, пригодность описываемого способа для получения неметаллических пленок, а также особое его удобство для получения пленок из алюминия.
Процесс испарения состоит в том, что испаряемое вещество переходит в газообразное состояние в камере, эвакуированной до 10~4— 10 5 мм рт. ст. При таких давлениях металлы,, при нагревании не окисляются, а испаряются с последующей конденсацией паров на покрываемой поверхности. Для того чтобы молекулы испаряемого вещества могли беспрепятствен-
76
но перемещаться от горячего металла до холодной поверхности конденсации, расстояние между источником испарения и поверхностью конденсации должно быть меньше свободного пути молекулы испаряемого вещества, в противном случае возможны столкновения молекул; последнее ведет к образованию тусклых покрытий вследствие осаждения частиц размером больше молекулярных.
Так как молекулы движутся прямолинейно, то для покрытия поверхности сложного профиля необходимо либо иметь несколько источников испарения, либо вращать покрываемое изделие.
Нагрев металла в вакууме до температуры испарения можно осуществлять следующими способами:
а) испаряющийся металл нагревается б специальных испарителях, .представляющих собой нити накаливания, спирали, лодочки или тигли из тугоплавких материалов;
б) металл, подлежащий испарению, в форме прутков применяется для образования дуги; потенциал между электродами должен быть достаточно высок, для того чтобы дуга могла образоваться;
в) металл, подлежащий испарению, в форме кусков, порошка или солей нагревается до температуры испарения токами высокой частоты.
Чаще всего применяют нагрев в испарителях. Испарители обычно делают из проволоки или фольги, изготовленных из металла с высокой точкой плавления и низким давлением паров, например, вольфрама, тантала, молибдена и т. п. Нагрев осуществляется электрическим током.
Для того чтобы металл мог хорошо испаряться с проволочных испарителей, он должен смачивать их (приставать к ним) и обладать достаточным давлением паров для испарения при температуре ниже температуры плавления материала испарителя; кроме того, металл не должен образовывать сплава с испарителем, имеющим температуру плавления ниже температуры испарения металла.
Материал и форма испарителя выбираются в зависимости от свойств испаряемого вещества. Для металлов, которые до испарения плавятся и смачивают поверхность испарителя, как, например, алюминий, применяют спирали из вольфрамовой проволоки, на витках которых навешивают гусарики из испаряемого металла. Для материалов, не смачивающих поверхность испарителя, например фтористого магния, сернистого' цинка и т. п., делают лодочки из молибденовой или вольфрамовой фольги.
В лодочках испаряют также металлы, которые нельзя получить в форме проволоки или фольги, например сурьму. Некоторые металлы возгоняются еще до плавления. Для испарения таких тугоплавких металлов их предварительно наносят
77
___.„^ыиыегическйм способом на поверхность вольфрамовой
проволоки. После осторожного удаления газов с такой проволоки в высоком вакууме металл легко возгоняется. Этим способом можно испарять такие металлы, как хром, платину и бериллий.
Для осаждения серебра и меди лучше изготовлять испарители из молибдена, а не из вольфрама, так как последний хуже смачивается серебром и медью. При осаждении летучих металлов, таких как цинк, кадмий и т. п., применение обычных открытых испарителей не дает хороших результатов, так как пары распыляются по всей камере. В таких случаях применяют направленные испарители с небольшим отверстием для выхода паров. В испарителях такой конструкции давление паров металла в процессе испарения повышается, вследствие чего пары выделяются с большей кинетической энергией, чем в открытых испарителях.
При выборе материала для испарителя необходимо учитывать способность испаряемого вещества сплавляться с материалом испарителя. Это обстоятельство усложняет распыление некоторых металлов, например никеля.
Тантал можно применять во всех случаях, когда используется молибден. Тантал обладает тем преимуществом, перед молибденом, что не становится хрупким после нагревания в вакууме, но он более дорог.
Керамические тигли изготовляют путем обмазки вольфрамовых корзинок пастой из окиси алюминия или бериллия с последующей сушкой и обжигом. Обжиг состоит в медленном нагревании тигля в вакууме при пропускании тока через вольфрам, образующий спираль, до температуры 1200—1500°. После выдержки при этой температуре в течение 5—10 минут тигель медленно охлаждают.
В табл. 12 приведены свойства распыляемых металлов и солей и указаны соответствующие испарители (температура испарения, приведенная в таблице, определяется как температура, при которой давление паров испаряемого вещества достигает 0,01 мм рт. ст.).
Таблица 12
Свойства металлов, применяемых для испарения в вакууме, и материалы для испарителей
