Функциональные покрытия для стеклянных подложек

Технология ультразвукового напыления : нанесение функциональных покрытий на металлические и стеклянные подложки.

В современном производстве технологии обработки поверхностей стали критически важным фактором повышения производительности продукции, продления срока службы и улучшения пользовательского опыта. Для металлических и стеклянных подложек — широко используемых в таких отраслях, как бытовая электроника, автомобилестроение, архитектурные навесные фасады и прецизионные приборы — эффективное и равномерное нанесение многофункциональных покрытий уже давно является ключевым направлением деятельности. Технология ультразвукового напыления, как передовой процесс нанесения покрытий, использует уникальные преимущества для точного нанесения многофункциональных композитных покрытий, обладающих такими свойствами, как диэлектрическая изоляция, устойчивость к царапинам, антибликовое покрытие и защита от отпечатков пальцев, на металлические и стеклянные поверхности, тем самым способствуя повышению производительности и созданию большей добавленной стоимости в этих отраслях.

Принципы и основные преимущества технологии ультразвукового распыления

Основная технология ультразвуковых распылительных систем заключается в использовании высокочастотной акустической энергии для распыления жидкостей. Центральным компонентом является ультразвуковая распылительная форсунка, в которой размещен пьезоэлектрический преобразователь. Когда на преобразователь подается высокочастотный электрический сигнал (обычно от 20 кГц до 120 кГц), он генерирует механические колебания на той же частоте. Эти высокочастотные колебания передаются через рупор к распыляющему наконечнику на конце форсунки, в результате чего на поверхности наконечника образуется чрезвычайно тонкая пленка из наносимого покрытия. Под действием акустической энергии жидкая пленка преодолевает поверхностное натяжение и распадается на бесчисленное множество однородных, мелких капель — от микронного до нанометрового масштаба — создавая мягкое, низкоскоростное «туманообразное» распыление.

По сравнению с традиционными процессами воздушного напыления, центрифужного нанесения покрытий или погружного нанесения покрытий, технология ультразвукового напыления предлагает революционные преимущества:

1. Превосходная однородность и стабильность: Ультразвуковое распыление создает исключительно узкое распределение размеров капель, обеспечивая высокую однородность толщины покрытия на микроскопическом уровне. Это имеет решающее значение для характеристик оптических покрытий (таких как антиотражающие пленки) и функциональных тонких пленок (таких как изоляционные слои).

2. Исключительное использование материалов и эффективность: Процесс напыления практически исключает избыточное распыление, обеспечивая коэффициент использования материалов, превышающий 90%. Это значительно снижает расход дорогостоящих специальных покрытий (таких как фторсодержащие покрытия, защищающие от отпечатков пальцев) и уменьшает затраты на утилизацию отходов.

3. Превосходная управляемость и адаптируемость: Благодаря точной регулировке частоты, амплитуды и скорости потока жидкости, толщину покрытия можно гибко контролировать — от сотен нанометров до десятков микрометров. Система легко справляется со сложными составами с различной вязкостью (от 1 сП до нескольких тысяч сП).

4. Характеристики щадящего распыления: Низкоскоростной распыляемый поток оказывает минимальное воздействие на подложку, предотвращая «отскок» покрытия или потенциальное повреждение хрупких поверхностей (таких как сверхтонкое стекло или прецизионные схемы). Он также значительно снижает образование аэрозоля, тем самым улучшая условия работы.

5. Широкая совместимость: Благодаря возможности обработки широкого спектра материалов для покрытий, включая суспензии наночастиц, полимерные растворы и золь-гелевые прекурсоры, эта технология предоставляет платформу для разработки многофункциональных композитных покрытий.

Многофункциональные покрытия для металлических и стеклянных подложек

1. Диэлектрические изоляционные покрытия: создание надежных электронных барьеров.
В таких отраслях, как бытовая электроника (например, корпуса мобильных телефонов и батарейные блоки), силовое оборудование и автомобильная электроника, металлические компоненты часто требуют изоляции для предотвращения коротких замыканий, утечки тока или электромагнитных помех. Ультразвуковое напыление позволяет равномерно наносить изоляционные материалы — такие как полиимид (PI), полиуретан (PU), эпоксидная смола или материалы на основе керамики (например, золь оксида алюминия) — на металлические поверхности, такие как алюминий, магниевые сплавы и нержавеющая сталь. Полученные покрытия плотные и без микропор, обладают превосходной диэлектрической прочностью, сопротивлением пробивному напряжению и высокотемпературной стабильностью; кроме того, покрытия чрезвычайно тонкие, что гарантирует отсутствие ухудшения теплоотводящих свойств металла. На стеклянных подложках (таких как стеклянные изоляторы и задние панели дисплеев) эта технология аналогичным образом обеспечивает прецизионную изоляцию, отвечающую требованиям высокоинтегрированных схем.

2. Устойчивые к царапинам (износостойкие) покрытия: обеспечение прочной «брони» поверхности.
Несмотря на высокую твердость металлических и стеклянных поверхностей, они остаются восприимчивыми к царапинам при длительном использовании. Ультразвуковое напыление позволяет наносить высокотвердые и высокопрочные нанокомпозитные покрытия, такие как органические-неорганические гибридные материалы, армированные наночастицами диоксида кремния (SiO₂) или оксида алюминия (Al₂O₃), или УФ-отверждаемые акрилатные системы. Эти покрытия прочно сцепляются с подложкой, значительно повышая твердость поверхности по карандашному методу (до 9H и выше) и износостойкость. Они эффективно противостоят ежедневному трению, чистке и царапинам от твердых предметов. Широко используются на корпусах смартфонов, стеклах часов, автомобильных стеклах, высококачественной посуде и архитектурном стекле для навесных стен, помогая изделиям сохранять «как новые» внешний вид в течение длительного времени.

3. Антибликовые (АР) покрытия: повышение оптической четкости и энергоэффективности.
Снижение поверхностного отражения имеет решающее значение для дисплейных панелей (сенсорных экранов, OLED-экранов), оптических линз, стекла для солнечных фотоэлектрических элементов и стекла для музейных витрин. Ультразвуковое напыление — идеальный процесс для изготовления многослойных широкополосных антибликовых пленок. Путем попеременного напыления материалов с различными показателями преломления, таких как нанопористый диоксид кремния, диоксид титана или пентоксид ниобия, на поверхности стекла можно создать микроскопическую градиентную структуру показателя преломления. Это снижает отражение в определенных диапазонах длин волн (например, видимый свет) до уровня ниже 1%. Этот процесс не только значительно увеличивает светопропускание (превышает 99,5%), уменьшает блики и двоение изображения, улучшает контрастность дисплея и комфорт чтения, но также повышает эффективность фотоэлектрического преобразования солнечных элементов.

4. Антиотпечатковые (легкоочищаемые, олеофобные) покрытия: Поддержание визуальной чистоты и тактильных ощущений.
Металлические и стеклянные поверхности очень восприимчивы к отпечаткам пальцев и жирным пятнам, что ухудшает эстетику и гигиену. Ультразвуковое напыление позволяет точно наносить фторированные соединения (такие как перфторполиэфиры или фторсиланы), олеофобные нанослои диоксида кремния или фотокаталитические покрытия из диоксида титана. Эти покрытия значительно снижают поверхностную энергию, благодаря чему капли масла и воды скатываются с поверхности; отпечатки пальцев не прилипают легко и легко удаляются. Широко применяемые на экранах смартфонов, панелях кухонной техники, внутренних поверхностях лифтов, корпусах медицинских приборов и высококачественных смесителях, эти покрытия значительно улучшают повседневный пользовательский опыт и эффективность очистки и обслуживания.

Интеграция технологий и перспективы на будущее

Еще более примечательна способность технологии ультразвукового напыления — благодаря точному проектированию составов покрытий и оптимизации параметров процесса — создавать композитные покрытия, объединяющие в себе множество функций. Например, нанокомпозитное покрытие на основе золь-геля может одновременно обеспечивать превосходную электроизоляцию, достаточную твердость, умеренные антибликовые свойства и превосходную олеофобность. Такая функциональная интеграция упрощает производственные процессы и снижает затраты, представляя собой ключевое направление для будущего функционализации поверхностей.

Благодаря развитию концепции «Индустрия 4.0», системы ультразвукового напыления все шире интегрируются с автоматизированными производственными линиями, робототехникой и системами мониторинга в режиме реального времени (такими как оптические интерференционные толщиномеры), что позволяет осуществлять интеллектуальное, цифровое и высокоточное нанесение покрытий. Технология ультразвукового напыления демонстрирует огромный потенциал применения в самых передовых отраслях, от гибкой электроники и микроэлектронной упаковки до биомедицинских устройств и защиты изоляции батарей электромобилей.

Заключение

В заключение, благодаря своей беспрецедентной однородности, эффективности и гибкости, технология ультразвукового напыления стала передовым решением для нанесения высокоэффективных покрытий — таких как диэлектрическая изоляция, антицарапающие, антибликовые и антиотпечатковые слои — на металлические и стеклянные подложки. Она не только решает многие проблемы, связанные с традиционными процессами нанесения покрытий, но и повышает надежность, эстетику, долговечность и удобство использования конечной продукции, придавая подложкам композитные функциональные свойства, тем самым стимулируя непрерывные инновации в передовом производстве и инженерии поверхностей материалов. По мере развития материаловедения и дальнейшей оптимизации процессов, ультразвуковое напыление готово играть незаменимую роль во все большем числе высокотехнологичных отраслей промышленности.

О компании Cheersonic

Компания Cheersonic является ведущим разработчиком и производителем ультразвуковых систем нанесения покрытий для точного нанесения тонких пленочных покрытий с целью защиты, упрочнения или выравнивания поверхностей деталей и компонентов для рынков микроэлектроники/электроники, альтернативной энергетики, медицины и промышленности, включая специализированные применения стекла в строительстве и автомобилестроении.

Наши решения для нанесения покрытий экологичны, эффективны и высоконадежны, позволяют значительно сократить избыточное распыление, сэкономить сырье, воду и энергию, а также улучшить повторяемость процесса, эффективность переноса, обеспечить высокую однородность и снизить выбросы.

Если у вас возникли технические вопросы, пожелания по индивидуальной настройке или вопросы по закупке ультразвуковых распылительных форсунок, пожалуйста, свяжитесь с нашей профессиональной командой продаж и технической поддержки для получения подробных параметров, индивидуальных решений и поддержки в отраслевом применении.
Электронная почта: market2@cheersonic.com