蒸发舟,又称蒸发坩埚,为所有蒸发器皿的统称,是一种用于真空蒸发镀膜的关键部件。这个平时较少接触的名词,却与我们的日常生活息息相关,承担着不可替代的作用。
首先,在包装行业上,我们身边密切接触的食品包装中的镀铝袋、烫金镀铝聚脂薄膜等产品的生产都需要使用蒸发舟。蒸发舟可精准地将铝等金属蒸发并沉积在薄膜上,为包装材料赋予了独特的光泽和性能,保护了食品的新鲜度,提升了药品、化妆品的品质感。
其次,在电子行业上,随着电子设备的不断升级换代,智能手机、平板电脑等电子产品的屏幕镀层,以及电容器的金属化镀膜,都需要使用高质量的蒸发舟。
再者,在新能源领域上,随着新能源汽车的快速发展,动力电池薄膜镀层等领域对蒸发舟的需求逐渐增加。新能源汽车的动力电池需要使用高质量的薄膜镀层来提高电池的性能和安全性,而蒸发舟是实现薄膜镀层的重要设备。
最后,在光学领域上,光学镜片的镀膜、光学器件的制造等,蒸发舟也有着广泛的应用。
蒸发舟的发展并非一蹴而就。19世纪,多采用石墨材料做蒸发舟,但它容易被铝液侵蚀,寿命极短。后来研究在石墨表面涂覆保护涂层例如:TiC,HfC,TaC等,用来增加蒸发舟的抗铝液铝腐蚀能力,其寿命提升至几小时,效果不及预期,且在使用中污染严重,与绿色发展理念不符,现已基本淘汰。
随着材料科学的发展,研究发现h-BN对大多数金属和玻璃的熔体(包括铝液),不润湿也不反应,有良好的耐蚀性,是理想的坩埚材料。又考虑到h-BN材料的电绝缘性及高导热性,在真空蒸镀铝液中,尝试在BN坩埚的外面套上一个石墨容器的双坩埚系统。这种方案由于熔融铝溢出里面的坩埚,与石墨坩埚接触发生侵蚀,导致石墨坩埚开裂失效,没有取得理想结果。
随着科技的不断进步,蒸发舟行业也在持续创新,研究人员探索出更优的方案——TiB2-BN、TiB2-BN-AlN复相导电陶瓷蒸发舟。其中TiB2具有高熔点、高化学稳定性、高硬度、良好的导电性以及正的电阻率温度系数心;h-BN具有良好的电绝缘性、耐熔融金属的腐蚀性、极好的耐热冲击性能及良好的机械加工性;AlN则具有较好的高绝缘性和抗热震性,可以用来增强材料的耐熔铝腐蚀性。TiB2-BN及TiB2-BN-AlN复相导电陶瓷具有相关材料的优点,具有电阻率可调性、导电性、抗热冲击性、可机械加工性、耐蚀性等,在金属蒸镀行业中作为蒸发舟材料得到广泛应用。