在工业层面上,有多种镀膜方式在相互竞争。它们的应用取决于对最终产品的要求,包括材料特性、可行性和成本效益。
EBPVD 的优势
在所有这些方法中,电子束辅助物理气相沉积,简称 EBPVD,发挥着非常特殊的作用。一方面,与更便宜的热蒸发法相比,它的蒸发速率要高得多。另一方面,可以使用那些只能在真空和高能量密度(这是电子束的特征之一)下才能蒸发的材料。此外,所谓的升华法,例如包装行业中聚合物薄膜上做一种二氧化硅阻隔膜的升华方法,就可以采用电子束技术来完成。
应用领域
除了聚合物薄膜外,还有其他基材可以被镀上相对致密的镀层,例如金属带、玻璃或涡轮叶片。对于这些应用,EBPVD 还可以与等离子喷涂等其他方法结合使用。这十分有助于满足航空航天工业对复杂材料特性的要求。在最简单的情况下,待蒸发的材料可以充当点源,其中电子束在坩埚中熔化材料。如果尺寸得当,上方产生的蒸气云可以在目标材料上形成均匀的层沉积。这些点源也可以组合在一起,使得产生的蒸气云互相重叠,从而在更宽的基材上实现均匀的层沉积。该图以涡轮叶片为例展示了这一应用。
可调节电子束实现更高精度
如果需要更严格地控制层厚度,则可以采用可调节的电子束来替代这一静态过程。这之所以能够实现,是因为我们可以轻松且精确地控制电子束。可以用高速扫描方式使电子束覆盖整个坩埚宽度。电子束的强度则可以通过覆盖相同宽度的层厚测量系统进行控制。为了增加镀层区域的宽度,可以在整个宽度上布置多把电子束枪,如图所示。
总而言之,我们可以说,在物理气相沉积中采用可靠的电子束系统不仅可以促进多种镀膜法的实施,而且还可以实现这些方法的高效经济应用。此外,将 EBPVD 与其他镀膜法相结合,可开拓出广泛且前景广阔的应用领域。
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