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真空镀膜行业前景如何?

2019-05-18 14:10:51

   1、行业发展概况

  
  真空镀膜是指在真空环境下,将某种金属或金属化合物以气相的形式沉积到材料表面(通常是非金属材料),属于物理气相沉积工艺(PVD)。因为镀层常为金属薄膜,故也称真空金属化。广义的真空镀膜还包括在金属或非金属材料表面真空蒸镀聚合物等非金属功能性薄膜。
  
  真空镀膜有三种形式,即蒸发镀膜、溅射镀膜和离子镀。其中,蒸发物质的分子被电子碰撞电离后,以离子沉积在固体表面,称为离子镀。这种技术是 D.麦托克斯于 1963 年提出的。离子镀是真空蒸发与阴极溅射技术的结合。真空离子镀膜又可分为电弧离子镀、磁控溅射离子镀、空心阴极离子镀膜三种方式。
  
  真空镀膜的功能是多方面的,这也决定了其应用场合非常丰富。总体来说,真空镀膜的主要功能包括赋予被镀件表面高度金属光泽和镜面效果,在薄膜材料上使膜层具有出色的阻隔性能,提供优异的电磁屏蔽和导电效果。如手表外壳镀仿金色,机械刀具镀膜等。
  
  表面处理的快速发展及广泛应用被认为是制造领域中的重要进展,以其实用性和优质、高效、低耗的特点在制造业、维修业中占领了市场,并且呈稳步上升的态势。目前技术成熟并投入工业实际应用的表面处理技术已多达上百种,表面加工技术不仅是产品内在质量得以保证的关键,也是产品外观质量保证的重要手段。
  
  表面处理行业发展的核心驱动力在于技术的改进和创新。国内整个表面处理行业的行业集中度还比较低,中小型企业居多。国外运用较为成熟的技术包括热化学表面改性技术、PVD、CVD、PCVD 技术、高能等离子表面涂层技术、金刚石薄膜涂层技术、多元多层复合涂层技术、表面改性与涂层工艺模拟和性能预测技术等。
  
  国内在这些技术的研发和实际运用方面整体发展落后于国外,大部分成熟技术和工艺方法需要引进国外的技术专利。但近十年来,因为国内经济的不断提高及人民生活水平的改善,极大影响了镀膜工业在国民经济的地位和作用,国内市场对于产品镀膜的要求越来越多,市场需求越来越大。
  
  在表面改性服务中,真空镀膜技术的发展是最快的,它已经成为了当代最先进的表面处理方法之一。真空镀膜技术初现于 20 世纪 30 年代,四五十年代开始出现工业应用,工业化大规模生产开始于 20 世纪 80 年代,在电子、航天、包装、装潢、烫金印刷等工业中取得广泛的应用。真空镀膜的功能是多方面的,这也决定了其应用场合非常丰富。真空镀膜技术使得固体表面具有耐磨损、耐高温、耐腐蚀、抗氧化、防辐射、导电、导磁、绝缘和装饰等许多优于固体材料本身的优越性能,达到提高产品质量、延长产品寿命、节约能源和获得显著技术经济效益的作用。因此真空镀膜技术被誉为最具发展前途的重要技术之一,并已在高新技术产业化的发展中展现出诱人的市场前景。
  
  真空镀膜设备是镀膜工业上的一个重要部分,若没先进高效的镀膜机器,就没有现代化的镀膜工业。与传统的化学镀膜和水电镀膜相比,真空离子镀膜的镀层材料都是在真空的环境下通过等离子体沉积在工件表面,解决了化学镀膜中的溶液污染问题,不会产生有毒或有污染的物质;镀出来的膜层硬度更高,耐磨性和耐腐蚀性好,性能更稳定,如镀制硬质合金刀具可使其寿命提高 2-10 倍;其工艺处理温度可以控制在 150-500℃以下,适用于多种基体材料,可制备多姿多彩的膜层。因此,从二十世纪 50 年代开始,化学镀膜就逐步被更符合现代绿色制造的发展方向的真空镀膜取代,真空镀膜是镀膜行业发展的必然趋势,其应用已经引起了世界各国制造业的高度重视。
  
  2、行业产业链
  
  表面处理行业的上游企业主要为金属、非金属原料、机械制造、专用设备制造及辅助配件制造等行业,该类行业技术相对成熟,供应充足。总体而言,上游行业价格平稳下降,质量不断提升,为表面处理行业的发展提供了空间。
  
  下游主要应用于切削类刀具、模具、汽车零部件及其他精密零部件等行业。目前,表面处理技术运用最成熟的行业主要集中在机械制造加工业、汽车工业、医疗器械、消费电子、航空、新能源行业。
  
  3、行业发展中的不足
  
  (1)国内企业规模偏小,行业集中度低
  
  目前,国内从事真空镀膜涂料制造的企业有上百家。然而,没有完整的产品行业标准体系,也缺乏权威、专业的真空镀膜产品及真空镀膜涂料的性能检测检验机构等,这些不利因素,已成为制约我国真空镀膜涂料行业发展的瓶颈。目前,我国加工企业的规模整体偏低,中小型加工企业较多,产业集中度较低。我国缺乏具有强大竞争力的大型企业或企业集团,企业竞争力弱、产品单一,市场话语权不高,经济效益不高。面对国外企业的强势扩张,成本优势已经不再明显,迫切需要扩大规模,集约化生产,站稳民族品牌。
  
  (2)人力成本优势下降
  
  一方面,随着城市生活成本快速上升,社会平均工资逐年递增,制造业整体人力成本优势下降。另一方面,行业内公司对于技术的开发和创新需求较高,人力资本对行业内公司的经营发展影响深远。具有丰富业务经验和专业素质的中高端人才工资薪酬呈上升趋势,导致未来行业内公司将面临人力成本上升利润水平下降的风险。
  
  (3)加工技术与设备机械化水平低,研发与创新能力薄弱
  
  国内企业大多不重视或无力开展企业研发和创新能力建设,企业研发人才和研发设施缺乏,与科研院所结合不紧密,致使企业研发与创新能力差,技术水平相对落后。这就导致了产品的同质化严重,易于模仿,门槛较低,竞争力差。而国外企业大多有独立的研发部门,或者利用产学研基地,依靠技术和创新,利用品牌差异化来赢得市场份额。如果想要做大做强,技术提高和产品创新是不可缺少的途径。
  
  4、行业发展的趋势
  
  (1)PVD 技术趋于主流地位
  
  当今镀膜行业使用的制作方式主要有两种,一种是化学气相沉积,也就是化学镀膜(CVD),一种是物理气相沉积,也就是真空镀膜(PVD)。化学镀膜是把含有构成薄膜元素的气态反应剂或液态反应剂的蒸气及反应所需其它气体引入反应室,在衬底表面发生化学反应生成薄膜的过程。在化学镀膜的过程中,容易产生溶液污染,如果镀件表层杂质多,镀出来的效果不好。化学镀膜需要的反应温度很高,一般要控制在 1000℃左右,但很多基体材料是无法经受如此高温,性能变坏。如在硬质合金刀具上蒸镀 TiN,基体扩散出来的碳会与溶液发生反应而形成脱碳层,该层韧性差,抗弯强度低,造成刀具使用寿命缩短。而 PVD 技术解决了化学镀膜中的溶液污染问题,不会产生有毒或有污染的物质,镀出来的膜层硬度更高,耐磨性和耐腐蚀性好,性能更稳定,可制备多姿多彩的膜层,镀制硬质合金刀具可使其寿命提高 2-10 倍。
  
  因此,从行业的技术发展趋势来看,等离子处理、真空法将成为未来行业技术发展的方向。
  
  (2)环保行业欣欣向荣促进应用领域多元化
  
  镀膜技术从重污染转为轻污染直至以后的无污染,创新是前提,随着更新型高效节能环保的真空机械设备研发必将改变整个工业。一方面,表面处理技术的发展趋势是向低耗能无污染的技术方向发展。它取代了传统的电镀和化学处理方法,减少了传统工艺方法产生的污染,保护了环境。另一方面,表面处理技术对于被处理物件的表面进行各种改性改造,增强了被处理物件表面的耐磨性、耐腐蚀性、光滑度等属性,使得被处理物件在使用过程中大大减少了损耗和浪费,也起到了节能环保的作用,符合国家在产业政策和产业规划上的导向。而掌握了低耗能无污染的先进技术的企业,能够占领市场先机。
  
  (3)消费者需求多样化和下游行业需求旺盛
  
  表面处理行业的下游主要集中在机械制造加工业、汽车工业、医疗器械、消费电子、航空、新能源等行业。随着国家针对这些行业出台相关的扶持政策和产业规划的推进,未来这些行业的发展前景十分乐观,在国家政策的扶持下必然会有较为快速的发展,下游行业快速发展所带来的旺盛的需求,会给作为上游行业的表面处理行业带来重大的发展机遇。
  
  (4)政府大力支持
  
  经过近二十年的发展,我国的真空镀膜行业已获得了长足的进步。特别是我国世界制造业中心地位的确立,使我国在国际真空镀膜行业中占有举足轻重的位置。随着国家对环境保护的日益重视,传统水电镀工业由于其高污染、高能耗等缺点,已被国家列入限制发展行业。这对国内真空镀膜行业的发展创造了良好的发展机遇,传统水电镀工艺已在越来越多的领域被新兴的真空镀膜技术所取代。在国内,现有大大小小的真空镀膜企业数千家,且呈现逐年上升的趋势。真空镀膜涂料制造企业已迎来前所未有的历史发展机遇。
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