ما هو طلاء PVD؟

ما هو طلاء PVD؟

ظهر ترسيب البخار الفيزيائي (PVD) ، المعروف أيضًا باسم طلاء الفراغ ، في السبعينيات وأنتج أغشية رقيقة ذات صلابة عالية ، ومعامل احتكاك منخفض ، ومقاومة تآكل جيدة واستقرار كيميائي. اجتذب التطبيق الناجح الأولي في مجال أدوات HSS الكثير من الاهتمام من الصناعات التحويلية في جميع أنحاء العالم ، ويقوم الناس بتطوير معدات طلاء عالية الأداء وموثوقية عالية ، مع إجراء المزيد من الأبحاث المتعمقة حول تطبيقات الطلاء في أدوات كربيد وسيراميك.

اعتبارًا من اليوم ، يعد ترسيب البخار الفيزيائي هو أكثر أنواع المعالجة الخارجية تطوراً وأعلىها.

ما هو المبدأ الأساسي لطلاء PVD؟

الترسيب الفيزيائي للبخار هو طريقة نمو تفاعل طور بخار فيزيائي. يتم إجراء عملية الترسيب في ظل ظروف تفريغ أو تصريف غاز منخفض الضغط ، أي في جسم متناحي بدرجة حرارة منخفضة. مصدر مادة الطلاء هو مادة صلبة يتم تبخيرها أو رشها لإنتاج طلاء جديد من مادة على سطح الركيزة بخصائص مختلفة تمامًا عن الركيزة.

هناك ثلاث مراحل رئيسية: تبخير أو رش مادة الطلاء ، واستخراج المواد ، وترسيب المادة المبخرة أو المتناثرة لتشكيل الطلاء.

يشبه مبدأ ترسيب البخار الكيميائي مبدأه ، والفرق الرئيسي هو في المحلول ، وهي تقنية البناء بالطريقة الكيميائية.

ميزات منتجات طلاء PVD:

• سطح المنتج مشرق ونبيل ، ويمكن طلاءه بألوان غنية.
• بالمقارنة مع الطلاء المائي ، تتميز طبقة فيلم PVD بقوة ربط أكبر وصلابة عالية ومقاومة الاحتكاك ومقاومة التآكل وأداء أكثر استقرارًا.
• لا يتم إنتاج أي مواد سامة أو ملوثة أثناء عملية الإنتاج ، مما يجعلها صديقة للبيئة
• مع خاصيتين من درجات الحرارة المنخفضة والطاقة العالية ، يمكن أن يشكل فيلمًا على أي ركيزة تقريبًا.
• عادة ما تكون معدات العجلات المستخدمة أكثر تكلفة ، بالإضافة إلى أن العملية أكثر تعقيدًا وأكثر تكلفة ، يجب أن يظل سطح قطعة العمل جافًا وسلسًا ، وإلا سيتأثر تأثير المعالجة
• هي أكثر تقنيات معالجة أسطح المعادن شيوعًا.

ميزات طلاء PVD نفسه:

• الحاجة إلى استخدام مادة صلبة أو منصهرة كمصدر لعملية الترسيب.
• تخضع المادة المصدر لعمليات فيزيائية لدخول مرحلة الغاز
• يتطلب بيئة ذات ضغط غاز منخفض نسبيًا.
• لا تحدث تفاعلات كيميائية في الطور الغازي وعلى سطح الركيزة.

مزايا طلاء PVD:

1. درجات حرارة منخفضة للترسيب ، بشكل عام أقل من 600 درجة مئوية ، والتي لها تأثير ضئيل على قوة الانحناء لمادة الأداة.
2. حالة الإجهاد داخل الطلاء عبارة عن إجهاد انضغاطي ، وهو أكثر ملاءمة لطلاء دقة الكربيد والأدوات المعقدة.
3. لا تلوث للبيئة ، تمشيا مع اتجاه التنمية الحالي للعمليات الخضراء والتصنيع الأخضر.
4. مع ظهور طلاء النانو ، تم تحسين جودة الأدوات المطلية بشكل كبير ، ليس فقط مع مزايا قوة الترابط العالية والصلابة العالية ومقاومة الأكسدة الجيدة ، ولكن أيضًا التحكم بشكل فعال في شكل ودقة حواف الأدوات الدقيقة.

عيوب طلاء PVD:

1. تعقيد معدات الطلاء ، ومتطلبات العملية العالية ووقت الطلاء الطويل ، مما يزيد من تكلفة الأدوات.
2. إنتاج أدوات ذات مقاومة تأثير ضعيفة وصلابة وتوحيد وعمر خدمة أقصر من الأدوات المنتجة تقنيًا.
3. هندسة مفردة للمنتج المطلي ، مما يحد من مجال الاستخدام.
4. القابلية للإجهاد الداخلي والشقوق الدقيقة ، بسبب معدلات الانكماش المختلفة للطلاء والركيزة أثناء التبريد.

فئة تقنية طلاء PVD:

في الوقت الحاضر ، هناك العديد من التصنيفات المعقدة في صناعة تكنولوجيا PVD ، ولا يوجد معيار تصنيف موحد. يعتمد التصنيف الذي نتحدث عنه اليوم على الطرق المختلفة لتأين المادة المستهدفة (المادة المراد معالجتها). وهي تشمل بشكل أساسي طلاء بالتبخير بالفراغ وطلاء بالرش وطلاء أيوني.

1. ترسيب بخار الفراغ (PVD)

غالبًا ما يشار إلى PVD باسم ترسب البخار أو ترسيب التبخر ، وهي عملية تسخين المادة المستهدفة تحت الفراغ لجعلها تتبخر وتتسامي إلى ذرات أو جزيئات ، والتي تترسب على سطح قطعة العمل لتشكيل فيلم رقيق. يعد ترسيب البخار بالفراغ أيضًا أول عملية PVD ، لذلك سيأخذها الكثير من الناس كممثل لعملية PVD بأكملها ، لذا انتبه إلى التمييز.

2. طلاء الرش (MSD)

تمتلئ MSD بغاز الأرجون Ar الخامل في بيئة الفراغ ، باستخدام تقنية تفريغ الوهج لتأين الأرجون إلى الحالة الأيونية ، يسرع أيون الأرجون ويقذف الكاثود تحت تأثير المجال الكهربائي ، بحيث يتم رش الهدف في القطب السالب و ترسب على سطح قطعة العمل لتشكيل طبقة فيلم.

3. طلاء أيوني (IP)

IP عبارة عن بيئة فراغ ، واستخدام تقنيات تفريغ الغاز المختلفة ، والجزء المتبخر من تأين الذرة في نفس الوقت ، ولكن أيضًا يولد عددًا كبيرًا من الجسيمات المحايدة عالية الطاقة ، المترسبة على سطح قطعة العمل لتشكيل طبقة الفيلم.

فئة عملية طلاء PVD:

وفقًا لاختلاف الآلية الفيزيائية أثناء الترسيب ، ينقسم ترسيب البخار الفيزيائي عمومًا إلى تقنية طلاء بالتبخير بالفراغ ، وطلاء بالرش بالتفريغ ، وطلاء أيوني ، و epitaxy الحزمة الجزيئية. في السنوات الأخيرة ، تطور تطوير تكنولوجيا الأغشية الرقيقة والمواد ذات الأغشية الرقيقة بشكل سريع مع إنجازات ملحوظة ، وعلى أساس تقنية الترسيب المحسّن لشعاع الأيونات الأصلية ، وتكنولوجيا ترسيب EDM ، وتقنية ترسيب البخار الفيزيائي بالحزمة الإلكترونية و ظهرت تكنولوجيا الترسيب النفاث متعدد الطبقات الواحد تلو الآخر.

1. تكنولوجيا الترسيب المعزز بشعاع الأيونات (IBED)

الترسيب المعزز بشعاع الأيونات هو تقنية جديدة لتعديل سطح المواد التي تدمج حقن الأيونات وترسيب الأغشية الرقيقة. إنه ينطوي على خلط القصف مع حزم أيونية ذات طاقة معينة بينما يقوم البخار بترسيب الطلاء لتشكيل طبقات متجانسة أو طبقات فيلم مركبة. بالإضافة إلى الاحتفاظ بمزايا غرس الأيونات ، فإنه يسمح بالنمو المستمر لطبقات ذات سمك عشوائي عند طاقة قصف منخفضة وتكوين طبقات مركبة بنسب كيميائية مثالية (بما في ذلك الطبقات الجديدة التي لا يمكن الحصول عليها في درجة حرارة الغرفة وضغطها) في الغرفة درجة الحرارة أو بالقرب من درجة حرارة الغرفة. تتميز هذه التقنية بمزايا درجة حرارة العملية المنخفضة (<200 درجة مئوية) ، والترابط القوي لجميع الركائز ، ومرحلة درجة الحرارة المرتفعة ، ومرحلة درجة الحرارة الفرعية ، والسبائك غير المتبلورة في درجة حرارة الغرفة ، والتحكم السهل في التركيب الكيميائي ، والتحكم المريح في النمو معالجة. العيب الرئيسي هو أن الشعاع الأيوني ينبعث منه بشكل مباشر ، لذلك من الصعب معالجة الأسطح ذات الأشكال المعقدة.

2. تكنولوجيا ترسيب الشرارة الكهربائية (ESD)

تقوم تقنية EDM بإطلاق الطاقة الكهربائية عالية الطاقة المخزنة في مصدر الطاقة بين القطب المعدني (الأنود) والمادة الأساسية المعدنية (الكاثود) على الفور بتردد عالٍ ، من خلال تأين الهواء بين مادة القطب الكهربائي والمادة الأساسية ، وتشكيل قناة لإنتاج منطقة دقيقة لحظية عالية الضغط وعالية الضغط على سطح المادة الأساسية. في الوقت نفسه ، تذوب مادة القطب المؤين وتتسرب إلى المادة الأساسية تحت تأثير المجال الكهربائي الصغير ، وتشكل رابطة معدنية. عملية EDM هي عملية بين اللحام والرشاشات أو تسلل العناصر ، وتتميز طبقة الترسيب المعدنية المعالجة بواسطة تقنية EDM بصلابة عالية ومقاومة جيدة لدرجة الحرارة العالية والتآكل والتآكل ، والجهاز بسيط ومتعدد الاستخدامات ، والرابطة بين طبقة الترسيب والركيزة قوية جدًا ولا تسقط عمومًا ، ولن يتم تلدين قطعة العمل أو تشوهها بعد المعالجة ، ويسهل التحكم في سمك طبقة الترسيب ، ومن السهل إتقان طريقة التشغيل. العيب الرئيسي هو الافتقار إلى الدعم النظري ، والعملية لم تتم آليًا أو آليًا بعد.

3. تكنولوجيا ترسيب البخار الفيزيائي لشعاع الإلكترون (EB-PVD)

تقنية ترسيب البخار الفيزيائي لشعاع الإلكترون هي تقنية تستخدم شعاع إلكترون عالي الكثافة لتسخين المادة المتبخرة مباشرة ، والتي تترسب على سطح الركيزة عند درجة حرارة منخفضة. تتميز هذه التقنية بمزايا معدل الترسيب العالي (معدل التبخر 10 كجم / ساعة ~ 15 كجم / ساعة) ، والطلاء الكثيف ، والتحكم السهل والدقيق في التركيب الكيميائي ، والتنظيم البلوري العمودي ، وعدم التلوث والكفاءة الحرارية العالية. عيوب هذه التقنية هي المعدات باهظة الثمن وتكاليف المعالجة العالية. في الوقت الحاضر ، أصبحت هذه التكنولوجيا نقطة ساخنة للبحث في مختلف البلدان.

4. تكنولوجيا الترسيب بالرش متعدد الطبقات (MLSD)

بالمقارنة مع تقنية الترسيب النفاث التقليدية ، فإن الميزة المهمة للترسيب النفاث متعدد الطبقات هي أنه يمكن ضبط حركة نظام الاستقبال ونظام البوتقة بحيث تكون عملية الترسيب موحدة ولا يتكرر المسار ، وبالتالي الحصول على سطح ترسب مسطح. السمات الرئيسية هي: معدل التبريد أثناء الترسيب أعلى من معدل الترسيب النفث التقليدي ، وتأثير التبريد أفضل ؛ يمكن تحضير قطع العمل كبيرة الحجم دون أي تأثير على معدل التبريد ؛ العملية بسيطة وسهلة لتحضير قطع العمل بدقة أبعاد عالية وسطح موحد ؛ معدل ترسب القطيرات مرتفع ؛ البنية المجهرية للمادة موحدة ودقيقة ، ولا يوجد تفاعل بيني واضح ، وخصائص المواد أفضل. ومع ذلك ، لا تزال التكنولوجيا في مرحلة البحث والتطوير والكمال ، لذا فإن دراسة انتظام مسار ترسبها على سطح قطعة العمل لا تزال تفتقر إلى الأساس النظري.

طلاء PVD المواد القابلة للتطبيق:

بالإضافة إلى المواد الطبيعية ، تشمل المواد المناسبة للطلاء بالفراغ: المعادن ، والمواد الصلبة والناعمة (ABS ، ABS + PC ، PC ، إلخ) ، المواد المركبة ، السيراميك ، الزجاج ، إلخ.

المعالجة السطحية للطلاء بالفراغ الأكثر شيوعًا هي الألومنيوم ، تليها الفضة والنحاس.

مقارنة بين عمليات ترسيب البخار شائعة الاستخدام:

الأنواع	مبدأ	المميزات	نطاق التطبيق
طلاء التبخر الفراغي	التبخر التسامي	طلاء ناعم وجميل وجودة سطح عالية	مواد مقاومة للحرارة العالية
طلاء الرش	ترددات الراديو الاخرق	مصدر RF ، دقة عالية ، فيلم صلب	أفلام معدنية / غير معدنية ، موصلة / غير موصلة
طلاء الرش	المغنطرون الاخرق	سرعة عالية ودرجة حرارة منخفضة ودقة عالية ونقاوة عالية وكثافة عالية	فيلم معدني / موصل
طلاء أيون	التبخر / الاخرق	يظل الهدف صلبًا ويمكن وضعه في زوايا متعددة والتحكم فيه بشكل فردي لتحسين الكفاءة واتساق سماكة الفيلم ، مع مجموعة واسعة من الأهداف وكثافة عالية والتصاق عالي	أغشية رقيقة من معادن / مركبات / سيراميك / أشباه موصلات / موصلات فائقة ، إلخ.

اكتشف تقنية طلاء PVD المتقدمة في BaiQue

هل أنت مهتم برفع أداء منتجك وجمالياته باستخدام طلاء PVD المتطور؟ في BaiQue Accessories، نحن نفخر بخط إنتاج الطلاء الكهربائي المتكامل بالكامل بتقنية PVD، والذي تم تطويره وإدارته بدقة داخل الشركة. وهذا يسمح لنا بتقديم مراقبة جودة وتخصيص لا مثيل لهما في كل خطوة من عملية الطلاء. من قطع المجوهرات المعقدة إلى أجزاء المحرك القوية، تم تجهيز مرافقنا الحديثة للتعامل مع المتطلبات المتنوعة بدقة وتميز. تواصل معنا لاستكشاف كيف يمكن لحلول طلاء PVD الشاملة أن تحول منتجاتك. تجربة الفرق BaiQue اليوم.