Какво е PVD покритие?

Какво е PVD покритие?

Физическото отлагане на пари (PVD), известно още като вакуумно покритие, се появи през 1970-те години на миналия век и произвежда тънки филми с висока твърдост, нисък коефициент на триене, добра устойчивост на износване и химическа стабилност. Първоначалното успешно приложение в областта на HSS инструментите привлече много внимание от производствените индустрии по целия свят и хората разработват високоефективно и високонадеждно оборудване за нанасяне на покрития, като същевременно провеждат по-задълбочени изследвания на приложенията на покрития в твърдосплавни и керамични инструменти.

Към днешна дата физическото отлагане на пари е най-усъвършенстваният и най-висок клас наличен процес за външна обработка.

Какъв е основният принцип на PVD покритието?

Физическото отлагане на пари е метод за растеж на физична реакция на парна фаза. Процесът на отлагане се извършва при условия на вакуум или газов разряд с ниско налягане, т.е. в нискотемпературно изотропно тяло. Материалният източник на покритието е твърд материал, който се изпарява или разпръсква, за да се получи ново покритие от материал върху повърхността на субстрата с напълно различни свойства от субстрата.

Има три основни етапа: изпаряване или разпръскване на покриващия материал, извличане на материала и отлагане на изпарения или разпръснат материал за образуване на покритието.

Принципът на химическото отлагане на пари е подобен на неговия принцип, а основната разлика е в решението, което е технологията на изграждане по химичен метод.

Характеристики на продуктите с PVD покритие:

• Повърхността на продукта е ярка и благородна и може да бъде покрита с богати цветове.
• В сравнение с водното покритие, PVD филмовият слой има по-голяма сила на свързване, висока твърдост, устойчивост на триене, устойчивост на корозия и по-стабилна работа.
• По време на производствения процес не се произвеждат токсични или замърсяващи вещества, което е щадящо околната среда
• С две характеристики на ниска температура и висока енергия, той може да образува филм върху почти всеки субстрат.
• Когато използваното оборудване обикновено е по-скъпо, плюс процесът е по-сложен и по-скъп, повърхността на детайла трябва да се поддържа суха и гладка, в противен случай ефектът от обработката ще бъде засегнат
• Това е най-разпространената технология за обработка на метални повърхности.

Характеристики на самото PVD покритие:

• Необходимостта да се използва твърдо или разтопено вещество като изходен материал за процеса на отлагане.
• Изходният материал се подлага на физически процеси, за да влезе в газовата фаза
• Изисква среда с относително ниско налягане на газ.
• В газовата фаза и на повърхността на субстрата не протичат химични реакции.

Предимства на PVD покритието:

1. Ниски температури на отлагане, обикновено под 600°C, които имат малък ефект върху якостта на огъване на материала на инструмента.
2. Състоянието на напрежение вътре в покритието е напрежение на натиск, което е по-подходящо за покритие на карбидни прецизни и сложни инструменти.
3. Без замърсяване на околната среда, в съответствие с текущата тенденция на развитие на зелени процеси и зелено производство.
4. С появата на нанопокритие, качеството на покритите инструменти е значително подобрено, не само с предимствата на висока якост на свързване, висока твърдост и добра устойчивост на окисление, но също така ефективно контролира формата и прецизността на прецизните ръбове на инструмента.

Недостатъци на PVD покритието:

1. Сложността на оборудването за нанасяне на покритие, високите изисквания към процеса и дългото време за нанасяне на покритие, което увеличава цената на инструментите.
2. Производство на инструменти с по-лоша удароустойчивост, твърдост и равномерност и по-кратък експлоатационен живот от технически произведените инструменти.
3. Единична геометрия на продукта с покритие, което ограничава полето на употреба.
4. Податливост на вътрешни напрежения и микропукнатини, поради различната степен на свиване на покритието и субстрата по време на охлаждане.

Категория на технологиите за PVD покритие:

Понастоящем има много сложни класификации в PVD технологичната индустрия и няма единен стандарт за класификация. Класификацията, за която говорим днес, се основава на различните начини за йонизация на целевия материал (материалът, който ще се третира). Включва основно покритие чрез вакуумно изпаряване, разпрашващо покритие и йонно покритие.

1. Вакуумно отлагане на пари (PVD)

PVD често се нарича отлагане на пари или отлагане чрез изпаряване, което е процес на нагряване на целевия материал под вакуум, за да се изпари и сублимира в атоми или молекули, които се отлагат върху повърхността на детайла, за да образуват тънък филм. Вакуумното отлагане на пари е и най-ранният PVD процес, така че много хора ще го приемат като представител на целия PVD процес, така че обърнете внимание на разграничението.

2. Разпръскващо покритие (MSD)

MSD се пълни с определен инертен газ аргон Ar във вакуумна среда, като се използва технология за тлеещ разряд за йонизиране на аргона в йонно състояние, аргоновият йон ускорява и бомбардира катода под действието на електрическо поле, така че целта в катода се разпръсква надолу и отложен върху повърхността на детайла, за да образува филмов слой.

3. Йонно покритие (IP)

IP е вакуумна среда, използването на различни газоразрядни технологии, целевата изпарена част от атомната йонизация в същото време, но също така генерира голям брой високоенергийни неутрални частици, отложени върху повърхността на детайла, за да образуват филмов слой.

Категория на процеса на PVD покритие:

Според разликата във физическия механизъм по време на отлагането, физическото отлагане на пари обикновено се разделя на технология за нанасяне на покритие чрез вакуумно изпаряване, покритие с вакуумно разпрашване, йонно покритие и епитаксия с молекулен лъч. През последните години развитието на тънкослойната технология и тънкослойните материали напредна бързо със забележителни постижения и на базата на оригиналната, йонно-лъчева подобрена технология за отлагане, EDM технология за отлагане, технология за физическо отлагане на пари с електронен лъч и технологията за многослойно струйно отлагане се появяват една след друга.

1. Технология за усилено отлагане с йонен лъч (IBED)

Подобреното отлагане с йонен лъч е нова технология за повърхностна модификация на материали, която интегрира йонно инжектиране и отлагане на тънък слой. Това включва бомбардировъчно смесване с йонни лъчи с определена енергия, докато покритието се отлага чрез пара за образуване на монолитни или сложни филмови слоеве. В допълнение към запазването на предимствата на йонната имплантация, той позволява непрекъснат растеж на слоеве с произволна дебелина при ниска енергия на бомбардиране и синтез на съставни слоеве с идеални химични съотношения (включително нови слоеве, които не могат да бъдат получени при стайна температура и налягане) при стайна температура или близка до стайна температура. Тази технология има предимствата на ниска температура на процеса (<200°C), силно свързване към всички субстрати, високотемпературна фаза, нискотемпературна фаза и аморфна сплав при стайна температура, лесен контрол на химичния състав и удобен контрол на растежа процес. Основният недостатък е, че йонният лъч е с директно излъчване, така че е трудно да се третират повърхности със сложни форми.

2. Технология на отлагане чрез електрическа искра (ESD)

EDM технологията е да освободи високоенергийната електрическа енергия, съхранявана в захранването между металния електрод (анод) и металния основен материал (катод) мигновено при висока честота, чрез йонизация на въздуха между електродния материал и основния материал , образувайки канал за създаване на мигновена микрозона с висока температура и високо налягане върху повърхността на основния материал. В същото време йонизираният електроден материал се разтопява и инфилтрира в основния материал под действието на микро електрическо поле, образувайки металургична връзка. EDM процесът е процес между заваряване и разпръскване или инфилтрация на елементи, слоят за отлагане на метал, обработен с EDM технология, има висока твърдост и добра устойчивост на висока температура, корозия и абразия, а оборудването е просто и гъвкаво, връзката между слоя за отлагане и субстратът е много здрав и като цяло не пада, детайлът няма да бъде закален или деформиран след обработката, дебелината на слоя за отлагане е лесна за контролиране и методът на работа е лесен за овладяване. Основният недостатък е липсата на теоретична подкрепа, а операцията все още не е механизирана и автоматизирана.

3. Технология за физическо отлагане на пари с електронен лъч (EB-PVD)

Технологията за физическо отлагане на пари с електронен лъч е техника, която използва електронен лъч с висока енергийна плътност за директно нагряване на изпарения материал, който се отлага върху повърхността на субстрата при по-ниска температура. Тази технология има предимствата на висока скорост на отлагане (10 kg/h ~ 15 kg/h скорост на изпарение), плътно покритие, лесен и прецизен контрол на химичния състав, колонна кристална организация, липса на замърсяване и висока топлинна ефективност. Недостатъците на тази технология са скъпото оборудване и високите разходи за обработка. В момента тази технология се е превърнала в гореща точка за изследвания в различни страни.

4. Многослойна технология за нанасяне чрез разпръскване (MLSD)

В сравнение с традиционната технология за струйно отлагане, важна характеристика на многослойното струйно отлагане е, че движението на приемната система и тигелната система могат да се регулират така, че процесът на отлагане да е равномерен и траекторията да не се повтаря, като по този начин се получава плоска отложена повърхност. Основните характеристики са: скоростта на охлаждане по време на отлагането е по-висока от тази при конвенционалното струйно отлагане и охлаждащият ефект е по-добър; детайлите с голям размер могат да бъдат подготвени без влияние върху скоростта на охлаждане; процесът е прост и лесен за подготовка на детайли с висока точност на размерите и еднаква повърхност; скоростта на отлагане на капките е висока; микроструктурата на материала е еднаква и фина и няма очевидна междинна реакция, а свойствата на материала са по-добри. Технологията обаче все още е в етап на изследване, развитие и усъвършенстване, така че изследването на редовността на траекторията на нейното отлагане върху повърхността на детайла все още няма теоретична основа.

PVD покритие Приложими материали:

В допълнение към естествените материали, материалите, подходящи за вакуумно покритие, включват: метали, твърди и меки материали (ABS, ABS+PC, PC и др.), композитни материали, керамика, стъкло и др.

Най-често използваната повърхностна обработка с вакуумно покритие е алуминий, следван от сребро и мед.

Сравнение на често използвани процеси на парно отлагане:

Видове	Принцип	Характеристики:	Обхват на приложение
Вакуумно изпарително покритие	Изпарителна сублимация	Гладко, красиво покритие и високо качество на повърхността	Материали, устойчиви на висока температура
Разпръскващо покритие	Радиочестотно разпръскване	RF източник, висока точност, твърд филм	Метални/неметални, проводими/непроводими филми
Разпръскващо покритие	Магнетронно разпрашване	Висока скорост и ниска температура, висока точност, висока чистота и висока плътност	Метален/проводим филм
Йонно покритие	Изпаряване/разпръскване	Мишената остава твърда и може да бъде поставена под различни ъгли и контролирана индивидуално, за да се подобри ефективността и постоянството на дебелината на филма, с широка гама от мишени, висока плътност и висока адхезия	Тънки слоеве от метали/съединения/керамика/полупроводници/свръхпроводници и др.

Открийте усъвършенстваната технология за PVD покритие в BaiQue

Интересувате ли се от подобряване на производителността и естетиката на вашия продукт с авангардно PVD покритие? Ние в BaiQue Accessories се гордеем с нашата напълно интегрирана PVD галванична производствена линия, щателно разработена и управлявана вътрешно. Това ни позволява да предлагаме несравним контрол на качеството и персонализиране във всяка стъпка от процеса на нанасяне на покритие. От сложни бижута до здрави части на двигателя, нашите най-съвременни съоръжения са оборудвани да се справят с различни изисквания с прецизност и съвършенство. Свържете се с нас, за да проучите как нашите решения за PVD покритие от край до край могат да трансформират вашите продукти. Усетете разликата в BaiQue днес.