实用镀膜技术PDF电子书下载

第1章 绪论 1

1．1 干式镀膜（气相沉积法） 1

1．1．1 物理气相沉积镀膜技术（PVD） 1

1．1．2 化学气相沉积（CVD）镀膜技术 3

1．2 湿式镀膜（液相沉积法） 5

1．2．1 电镀 5

1．2．2 阳极氧化 6

1．2．3 化学镀 6

1．2．4 化学转化膜处理 6

1．3 镀膜技术的用途和应用 6

1．3．1 镀膜技术在装饰品方面的应用 7

1．3．2 镀膜技术在刀具、模具等金属切削加工工具方面的应用 7

1．3．3 镀膜技术在建筑玻璃和汽车玻璃上的应用 8

1．3．4 镀膜技术在平板显示器中的应用 9

1．3．5 镀膜技术在太阳能利用方面的应用 9

1．3．6 镀膜技术在防伪技术中的应用 13

1．3．7 镀膜技术在飞机防护涂层方面的应用 14

1．3．8 镀膜技术在光学仪器中的应用 14

1．3．9 镀膜技术在信息存储领域中的应用 15

1．3．10 镀膜技术在传感器方面的应用 16

1．3．11 镀膜技术在集成电路制造中的应用 19

第2章 干式镀膜技术的基础知识——真空 27

2．1 真空的基础知识 27

2．1．1 真空的定义 27

2．1．2 真空的单位 27

2．1．3 真空区域划分 29

2．1．4 气体与蒸汽 30

2．1．5 气体分子运动的基本规律 31

2．2 真空容器——真空镀膜室设计与计算 33

2．2．1 真空镀膜室真空技术指标及检验方法 33

2．2．2 真空镀膜室的设计与强度计算 34

2．3 真空的获得 41

2．3．1 旋片式机械泵 41

2．3．2 油扩散泵 45

2．3．3 罗茨泵 49

2．3．4 涡轮分子泵 49

2．4 真空测量 52

2．4．1 热电偶真空计 52

2．4．2 热阴极电离真空计 52

2．4．3 复合真空计 52

2．5 真空系统的检漏 53

2．5．1 真空检漏的目的及一些基本概念 53

2．5．2 漏气的判断方法 54

2．5．3 真空检漏方法 54

2．5．4 真空检漏技巧 56

第3章 真空蒸发镀膜 58

3．1 真空蒸发镀膜工作原理 58

3．1．1 蒸发过程中的真空条件 58

3．1．2 制膜过程中的蒸发条件 59

3．2 几种主要真空蒸发镀膜技术 60

3．2．1 电阻蒸发镀 61

3．2．2 电子束蒸发镀 63

3．2．3 高频感应加热蒸发镀 65

3．2．4 电弧加热蒸发镀 65

3．2．5 激光束蒸发镀 66

3．2．6 反应蒸镀法 68

3．3 真空蒸发镀膜设备 69

3．3．1 立式真空蒸发镀膜机 69

3．3．2 箱式真空蒸发镀膜机 70

3．3．3 半连续式真空蒸发镀膜机 70

3．3．4 双室半连续真空镀膜机 72

3．3．5 微机控制双室真空蒸发镀膜机 74

第4章 溅射镀膜 80

4．1 溅射镀膜的基本原理 80

4．1．1 辉光放电 80

4．1．2 溅射成膜原理 83

4．2 溅射镀膜技术的种类及特点 85

4．2．1 直流二极溅射 87

4．2．2 直流三极溅射 88

4．2．3 直流四极溅射 88

4．2．4 射频溅射 89

4．2．5 对向靶溅射 89

4．2．6 离子束溅射（IBS）镀膜 90

4．2．7 磁控溅射 91

4．3 溅射镀膜装置 100

4．3．1 涂镀太阳能玻璃集热管的磁控溅射镀膜机 100

4．3．2 连续溅射镀膜机 102

第5章 真空离子镀膜 105

5．1 阴极电弧离子镀 105

5．1．1 电弧离子镀原理 105

5．1．2 电弧蒸发源 106

5．2 空心阴极离子镀 111

5．2．1 空心阴极离子镀成膜条件 111

5．2．2 空心阴极离子枪及其设备 112

5．2．3 空心阴极离子镀技术特点 115

5．3 PVD技术新进展 116

5．3．1 PVD混合运用技术及设备 116

5．3．2 复合靶及复合多层镀层的研究及应用 117

5．3．3 脉冲技术的应用 118

5．4 多弧离子镀膜装置 118

第6章 物理气相沉积镀膜中几种主要电源 121

6．1 电弧电源 121

6．1．1 磁饱和放大器式电弧电源 121

6．1．2 晶体管开关式电弧电源 125

6．1．3 高频逆变式电弧电源 129

6．2 偏压电源 133

6．2．1 晶闸管直流偏压电源 133

6．2．2 单极性脉冲偏压电源 141

6．2．3 直流叠加脉冲偏压电源 146

6．3 磁控溅射离子镀靶电源 147

6．3．1 工作原理 147

6．3．2 主要特点 147

6．3．3 应用和注意事项 148

第7章 PLC在PVD中的应用 149

7．1 PLC的结构及工作原理 149

7．1．1 PLC的基本结构 149

7．1．2 PLC的基本工作原理 151

7．1．3 PLC与个人计算机的区别 151

7．1．4 PLC技术指标 155

7．2 PLC应用程序 159

7．2．1 常用编程软元件的种类、编号及使用 159

7．2．2 存储单元的寻址方式 172

7．2．3 PLC编程指令 172

7．3 PLC的应用开发 187

7．3．1 PLC控制系统规划设计的步骤及内容 187

7．3．2 PLC控制系统开发中硬件资源分配及接线 188

7．3．3 PLC常用编程方法及编程操作 192

7．3．4 PLC的编程软件及使用 194

7．4 PLC在PVD中的应用 198

7．4．1 中频磁控溅射离子镀工艺要求 198

7．4．2 中频溅射离子镀镀膜机自动控制系统 199

7．4．3 自动控制系统使用方法 203

7．4．4 异常情况的报警及处理 211

7．4．5 重点注释说明 212

7．4．6 程序监控 212

第8章 部分PVD镀膜工艺 217

8．1 装饰膜PVD镀制工艺 217

8．1．1 装饰件材料（底材 217

8．1．2 装饰膜种类 217

8．1．3 部分金属基材装饰膜颜色 217

8．1．4 装饰膜的镀制工艺 218

8．2 高速钢刀具增寿膜PVD镀制工艺 222

8．2．1 TiN涂层镀制工艺 223

8．2．2 TiAlN（氮化钛铝）镀制工艺 225

8．2．3 TiN-C3 N4镀制工艺 225

8．2．4 用PVD沉积金刚石涂层技术 226

8．3 PVD镀制太阳能的光-热转换能效薄膜和光-电转换膜的镀制工艺 226

8．3．1 太阳能光-热转换能效薄膜的镀制工艺 226

8．3．2 太阳能电池薄膜制备工艺 228

8．4 其他镀膜工艺 232

8．4．1 智能窗玻璃薄膜的镀制工艺 232

8．4．2 手机视屏减反射膜的镀制工艺 233

8．4．3 高透明低方阻ITO-Ag-ITO柔性工件镀膜工艺 234

8．4．4 单银Low-E玻璃镀制工艺 235

8．4．5 热障涂层的PVD沉积技术 236

第9章 电镀的基础知识 239

9．1 基本概念 239

9．1．1 溶剂、溶质和溶液 239

9．1．2 物质的溶解度 239

9．1．3 物质的结晶 239

9．1．4 溶液的浓度 240

9．1．5 电解质溶液 240

9．1．6 同离子效应 241

9．1．7 溶度积 241

9．1．8 pH值与缓冲溶液 241

9．1．9 胶体溶液 243

9．1．10 络合物 243

9．1．11 表面活性剂 243

9．1．12 两类导体 244

9．1．13 法拉第电镀定律 244

9．1．14 电流效率 244

9．1．15 参比电极 245

9．1．16 电极电位 245

9．1．17 电极的极化 245

9．1．18 氢过电位 247

9．2 电镀基础 247

9．2．1 电镀的基本原理 247

9．2．2 电镀的作用、分类及应用范围 248

9．2．3 影响电镀层沉积质量的因素 249

9．2．4 决定电镀层质量的重要标志 253

9．2．5 电镀液的主要性能测试方法 254

第10章 单金属电镀 263

10．1 镀铜 263

10．1．1 焦磷酸盐镀铜 264

10．1．2 硫酸盐镀铜 269

10．1．3 氰化镀铜 271

10．1．4 其他无氰镀铜 274

10．1．5 不合格铜镀层退镀方法 278

10．2 镀镍 278

10．2．1 普通镀镍（暗镍） 280

10．2．2 镀光亮镍 284

10．2．3 氨基磺酸盐镀镍 287

10．2．4 镀黑镍 288

10．2．5 不合格镀层的退除 289

10．2．6 镀镍工艺的新发展 289

10．3 镀铬 291

10．3．1 概述 291

10．3．2 镀铬液成分及工艺条件 294

10．3．3 镀铬工艺 300

10．3．4 镀铬工艺的新发展 306

10．3．5 镀铬故障产生原因及排除方法 310

10．3．6 不良铬镀层的退除 312

10．4 镀金 312

10．4．1 亚硫酸盐镀金 313

10．4．2 低氰化物镀金 314

10．4．3 氰化物镀金 315

10．5 镀钯 317

10．5．1 工艺规范 318

10．5．2 溶液的配制方法 318

10．5．3 镀钯溶液成分和工艺规范的影响 318

10．5．4 杂质的影响及去除方法 319

10．5．5 不合格镀层的退除 319

第11章 合金电镀 320

11．1 合金电镀基本原理及其分类和特点 320

11．1．1 金属共沉积的基本条件 320

11．1．2 金属共沉积的类型 320

11．1．3 影响金属共沉积的因素 321

11．1．4 电镀合金的阳极 323

11．2 电镀铜锡（青铜）合金 324

11．2．1 焦磷酸盐镀低锡铜锡合金 324

11．2．2 柠檬酸盐-锡酸盐镀低锡青铜 329

11．2．3 氰化物镀铜锡合金 330

11．2．4 不合格镀层的退除 333

11．3 电镀镍铁合金 333

11．3．1 工艺规范 333

11．3．2 溶液的配制方法 334

11．3．3 溶液成分和工艺规范的影响 334

11．4 电镀镍钴合金 334

11．5 电镀钴镍合金 335

11．6 电镀金铜合金 336

11．6．1 工艺规范 336

11．6．2 溶液的配制方法 337

11．6．3 溶液成分和工艺规范的影响 337

第12章 电镀设备 339

12．1 镀槽 339

12．1．1 镀槽的结构 339

12．1．2 加热装置 345

12．1．3 冷却装置 345

12．1．4 搅拌装置 345

12．2 过滤设备 346

12．2．1 板框式过滤机 347

12．2．2 筒式过滤机 348

12．2．3 镀前处理溶液过滤机 349

12．3 干燥与除氢设备 349

12．3．1 干燥平台 350

12．3．2 干燥箱与除氢设备 350

12．3．3 机械化干燥室 350

12．4 电镀通用挂具 350

12．4．1 通用挂具的形式和使用的材料 351

12．4．2 挂具的截面积计算 352

12．4．3 挂具的使用要求 353

12．4．4 挂具的绝缘 353

12．5 电镀自动生产线 354

12．5．1 直线式电镀自动生产线 354

12．5．2 环形电镀自动生产线 356

12．5．3 PLC在电镀铬自动线上的应用 357

第13章 电镀电源 367

13．1 电镀电源的应用现状与发展趋势 367

13．2 电镀电源基本原理 368

13．2．1 硅整流电源 368

13．2．2 晶闸管整流电源 377

13．2．3 高频开关电镀电源 406

13．3 典型电镀电源 407

13．3．1 实验用电镀电源 407

13．3．2 ZD系列硅整流电镀电源 410

13．3．3 KD10系列晶闸管电镀电源 411

13．3．4 KD20系列晶闸管电镀电源 415

13．3．5 GKD10系列高频开关电镀电源 416

13．3．6 SMD双系列脉冲电源 421

13．4 电镀电源的选择与使用 423

13．4．1 电镀电源的选择 423

13．4．2 电镀电源的使用方法及技巧 424

13．5 电镀电源维修及保养 428

13．5．1 电镀电源维护保养 428

13．5．2 电镀电源的常见故障分析 428

第14章 镀前处理技术 433

14．1 PVD镀前处理 433

14．1．1 PVD镀前镀件表面净化处理的基本方法 433

14．1．2 PVD镀前清洗的基本程序 437

14．2 电镀镀前处理 439

14．2．1 表面整平 439

14．2．2 除油（脱脂 450

14．2．3 浸蚀（酸洗） 454

第15章 电镀污水处理技术 459

15．1 含铬废水处理技术 459

15．1．1 含铬废水的来源及排放标准 459

15．1．2 含铬废水处理方法 459

15．2 含氰废水处理技术 465

15．2．1 含氰废水的来源及排放标准 465

15．2．2 含氰废水处理方法 466

15．3 酸、碱废水处理技术 467

15．3．1 酸碱自然中和 467

15．3．2 投药剂中和 467

15．3．3 过滤中和 468

15．4 重金属废水处理技术 469

第16章 PVD膜层质量检测 473

16．1 膜层硬度检测 473

16．2 镀层厚度检测 474

16．2．1 β射线背散射测厚法 474

16．2．2 轮廓仪法和干涉仪法 476

16．2．3 球痕法和球面法 476

16．3 膜层结合强度检测 476

16．3．1 划痕试验法 477

16．3．2 胶带剥离法 478

16．3．3 画线画格后急热急冷热循环试验法 478

16．4 膜层应力检测 478

16．4．1 X射线应力测量的基本原理 479

16．4．2 氮化钛膜层的应力测定 480

16．5 膜层孔隙率的检测 480

16．6 薄膜涂层色泽测定 481

16．6．1 色度学基本原理 481

16．6．2 颜色的测量 482

16．6．3 测色仪器 483

16．7 膜层显微结构的分析 484

第17章 电镀镀层性能测试 486

17．1 外观检查 486

17．1．1 对镀层的质量要求 486

17．1．2 对镀层的废品规定 486

17．1．3 对各种镀层的外观要求 486

17．2 电镀镀层厚度的测试 488

17．2．1 无损厚度测试方法 489

17．2．2 用溶解法测量镀层的平均厚度 490

17．2．3 库仑法和电位连续测试法 491

17．3 电镀镀层结合强度的测量 493

17．3．1 通过对镀层摩擦试验方法检验镀层的结合强度 493

17．3．2 通过对镀层切割试验方法检验镀层的结合强度 493

17．3．3 通过镀层变形试验方法检测镀层的结合强度 494

17．3．4 通过对镀层剥离试验方法检验镀层的结合强度 494

17．3．5 通过对热镀层加热试验方法检验镀层结合强度 494

17．3．6 阴极试验法 495

17．4 电镀镀层孔隙率的测定 495

17．4．1 最简单的湿润滤纸贴置法 496

17．4．2 孔隙率的计算方法 497

17．5 电镀镀层硬度的测量 497

17．5．1 显微硬度计 497

17．5．2 硬度值的计算 498

17．6 电镀镀层内应力测量 498

17．6．1 弯曲阴极法 498

17．6．2 螺旋收缩仪法 499

17．6．3 长度变化法 499

17．7 镀层延展性测量 499

17．8 电镀镀层耐蚀性的测量 500

17．8．1 户外暴晒（露）试验（ISO4542—1981） 500

17．8．2 人工加速腐蚀试验 502

17．8．3 金属镀层耐蚀性测定结果的评定 507

参考文献 513