Co je PVD povlak?

Co je to PVD povlak?

Fyzikální nanášení z plynné fáze (PVD), také známé jako vakuové pokovování, se objevilo v 1970. letech XNUMX. století a produkovalo tenké filmy s vysokou tvrdostí, nízkým koeficientem tření, dobrou odolností proti opotřebení a chemickou stabilitou. Počáteční úspěšná aplikace v oblasti nástrojů HSS přilákala velkou pozornost výrobních odvětví po celém světě a lidé vyvíjejí vysoce výkonná a vysoce spolehlivá povlakovací zařízení a zároveň provádějí hlubší výzkum aplikací povlaků v tvrdokovové a keramické nástroje.

K dnešnímu dni je fyzikální napařování nejsofistikovanějším a nejvýkonnějším typem procesu vnější úpravy, který je k dispozici.

Jaký je základní princip PVD povlakování?

Fyzikální depozice par je metoda růstu fyzikální reakce v parní fázi. Proces depozice se provádí za podmínek vakua nebo nízkotlakého výboje plynu, tj. v nízkoteplotním izotropním tělese. Materiálovým zdrojem povlaku je pevný materiál, který se odpařuje nebo naprašuje za vzniku nového povlaku materiálu na povrchu substrátu se zcela odlišnými vlastnostmi, než má substrát.

Existují tři hlavní fáze: odpařování nebo naprašování nátěrového materiálu, extrakce materiálu a nanášení odpařeného nebo naprašovaného materiálu k vytvoření nátěru.

Princip chemického napařování je podobný jeho principu a hlavní rozdíl je v řešení, kterým je technologie výstavby chemickou metodou.

Vlastnosti PVD povlaků:

• Povrch výrobku je světlý a ušlechtilý a může být pokovován sytými barvami.
• Ve srovnání s pokovováním vodou má vrstva PVD filmu větší spojovací sílu, vysokou tvrdost, odolnost proti tření, odolnost proti korozi a stabilnější výkon.
• Při výrobním procesu nevznikají žádné toxické ani znečišťující látky, což je šetrné k životnímu prostředí
• Se dvěma vlastnostmi, nízkou teplotou a vysokou energií, dokáže vytvořit film na téměř jakémkoli substrátu.
• Pokud je použité zařízení obvykle dražší a proces je složitější a dražší, musí být povrch obrobku udržován suchý a hladký, jinak bude ovlivněn účinek ošetření
• Je nejrozšířenější technologií povrchové úpravy kovů.

Vlastnosti samotného PVD povlaku:

• Potřeba použít pevnou nebo roztavenou látku jako výchozí materiál pro proces nanášení.
• Zdrojový materiál je podroben fyzikálním procesům, aby vstoupil do plynné fáze
• Vyžaduje prostředí s relativně nízkým tlakem plynu.
• V plynné fázi a na povrchu substrátu neprobíhají žádné chemické reakce.

Výhody PVD povlaku:

1. Nízké depoziční teploty, obecně pod 600 °C, které mají malý vliv na pevnost materiálu nástroje v ohybu.
2. Stav napětí uvnitř povlaku je tlakové napětí, které je vhodnější pro povlakování přesných a složitých nástrojů z tvrdokovu.
3. Žádné znečištění životního prostředí, v souladu se současným vývojovým trendem zelených procesů a zelené výroby.
4. Se vznikem nano-povlakování se kvalita potažených nástrojů výrazně zlepšuje, a to nejen s výhodami vysoké pevnosti spoje, vysoké tvrdosti a dobré odolnosti proti oxidaci, ale také účinně kontroluje tvar a přesnost přesných břitů nástrojů.

Nevýhody PVD povlaku:

1. Složitost lakovacího zařízení, vysoké nároky na proces a dlouhá doba lakování, což zvyšuje náklady na nástroje.
2. Výroba nástrojů s horší rázovou houževnatostí, tvrdostí a rovnoměrností a kratší životností než u technicky vyráběných nástrojů.
3. Jednoduchá geometrie potaženého výrobku, která omezuje oblast použití.
4. Náchylnost k vnitřním pnutím a mikrotrhlinám v důsledku různých rychlostí smršťování povlaku a substrátu během ochlazování.

Kategorie technologie povlakování PVD:

V současné době existuje v technologickém průmyslu PVD mnoho komplikovaných klasifikací a neexistuje jednotný klasifikační standard. Klasifikace, o které dnes mluvíme, je založena na různých způsobech ionizace cílového materiálu (materiálu, který má být zpracován). Zahrnuje především vakuové napařování, naprašování a iontové potahování.

1. Vakuové napařování (PVD)

PVD se často označuje jako napařování nebo napařování, což je proces zahřívání cílového materiálu ve vakuu, aby se odpařil a sublimoval na atomy nebo molekuly, které se ukládají na povrch obrobku za vzniku tenkého filmu. Vakuové napařování je také nejstarším PVD procesem, takže jej mnoho lidí bude brát jako zástupce celého PVD procesu, takže věnujte pozornost rozlišení.

2. Sputter Coating (MSD)

MSD je naplněn určitým inertním plynem argonem Ar ve vakuovém prostředí, pomocí technologie doutnavého výboje ionizuje argon do iontového stavu, argonový iont působením elektrického pole urychluje a ostřeluje katodu, takže terč na katodě je rozprášen a naneseny na povrch obrobku za vzniku filmové vrstvy.

3. Iontový povlak (IP)

IP je vakuové prostředí, použití různých technologií výboje plynu, cílová část ionizace atomu odpařuje současně, ale také generuje velké množství vysokoenergetických neutrálních částic, které se ukládají na povrch obrobku a vytvářejí filmová vrstva.

Kategorie procesu PVD povlakování:

Podle rozdílu fyzikálního mechanismu během depozice se fyzikální depozice z par obecně dělí na technologii vakuového napařování, vakuového naprašování, iontového potahování a epitaxe molekulárního paprsku. V posledních letech vývoj tenkovrstvé technologie a tenkovrstvých materiálů rychle pokročil s pozoruhodnými úspěchy a na základě původní, iontovým paprskem vylepšené depoziční technologie, EDM technologie depozice, technologie fyzikálního napařování elektronovým paprskem a technologie vícevrstvého tryskového nanášení se objevily jedna po druhé.

1. Technologie nanášení iontovým paprskem (IBED)

Nanášení pomocí iontového svazku je nová technologie pro povrchovou úpravu materiálů, která integruje injektáž iontů a nanášení tenkých vrstev. Zahrnuje bombardování smícháním s iontovými paprsky určité energie při napařování povlaku za vzniku monolitických nebo složených filmových vrstev. Kromě zachování výhod iontové implantace umožňuje kontinuální růst vrstev libovolné tloušťky při nízké energii bombardování a syntézu vrstev sloučenin s ideálními chemickými poměry (včetně nových vrstev, které nelze získat při pokojové teplotě a tlaku) při pokojové teplotě. teplotu nebo blízkou pokojové teplotě. Tato technologie má výhody nízké procesní teploty (<200°C), silné vazby na všechny substráty, vysokoteplotní fáze, podteplotní fáze a amorfní slitiny při pokojové teplotě, snadné ovládání chemického složení a pohodlnou kontrolu růstu proces. Hlavní nevýhodou je, že iontový paprsek je přímo emitující, takže je obtížné ošetřit povrchy se složitými tvary.

2. Technologie elektrické jiskry (ESD)

Technologie EDM je uvolňovat vysokoenergetickou elektrickou energii uloženou v napájecím zdroji mezi kovovou elektrodou (anodou) a kovovým základním materiálem (katodou) okamžitě při vysoké frekvenci prostřednictvím ionizace vzduchu mezi materiálem elektrody a základním materiálem. , tvořící kanál pro vytvoření okamžité vysoké teploty a vysokotlaké mikrozóny na povrchu základního materiálu. Současně se ionizovaný elektrodový materiál roztaví a působením mikroelektrického pole infiltruje do základního materiálu a vytvoří metalurgickou vazbu. Proces EDM je proces mezi svařováním a naprašováním nebo infiltrací prvků, vrstva nanášení kovu ošetřená technologií EDM má vysokou tvrdost a dobrou odolnost vůči vysoké teplotě, korozi a otěru a zařízení je jednoduché a univerzální, vazba mezi vrstvou nanášení a substrát je velmi pevný a obecně nepadá, obrobek nebude po zpracování žíhán ani deformován, tloušťka nanášecí vrstvy je snadno ovladatelná a způsob provozu je snadno zvládnutelný. Hlavní nevýhodou je chybějící teoretická podpora a provoz dosud nebyl mechanizován a automatizován.

3. Technologie fyzikálního napařování elektronovým paprskem (EB-PVD)

Technologie fyzikálního napařování elektronovým paprskem je technika, která využívá elektronový paprsek s vysokou hustotou energie k přímému ohřevu odpařeného materiálu, který se ukládá na povrch substrátu při nižší teplotě. Tato technologie má výhody vysoké rychlosti nanášení (rychlost odpařování 10 kg/h~15 kg/h), hustého povlaku, snadné a přesné kontroly chemického složení, organizace sloupcových krystalů, žádné znečištění a vysokou tepelnou účinnost. Nevýhodou této technologie jsou drahé vybavení a vysoké náklady na zpracování. V současnosti se tato technologie stala horkým místem pro výzkum v různých zemích.

4. Technologie vícevrstvého nástřiku (MLSD)

Ve srovnání s tradiční technologií tryskového nanášení je důležitým rysem vícevrstvého tryskového nanášení to, že pohyb přijímacího systému a systému kelímku lze nastavit tak, aby proces nanášení byl rovnoměrný a trajektorie se neopakovala, čímž se získá rovný nanášený povrch. Hlavní rysy jsou: rychlost chlazení během nanášení je vyšší než u konvenčního tryskového nanášení a chladicí účinek je lepší; velkorozměrové obrobky lze připravit bez jakéhokoli vlivu na rychlost chlazení; proces je jednoduchý a snadno se připraví obrobky s vysokou rozměrovou přesností a jednotným povrchem; rychlost depozice kapek je vysoká; mikrostruktura materiálu je jednotná a jemná a nedochází k žádné zjevné mezifázové reakci a vlastnosti materiálu jsou lepší. Technologie je však stále ve stádiu výzkumu, vývoje a dokonalosti, takže studium pravidelnosti trajektorie jejího ukládání na povrch obrobku stále postrádá teoretický základ.

PVD povlak Použitelné materiály:

Mezi materiály vhodné pro vakuové pokovování patří kromě přírodních materiálů: kovy, tvrdé a měkké materiály (ABS, ABS+PC, PC atd.), kompozitní materiály, keramika, sklo atd.

Nejčastěji používanou povrchovou úpravou vakuového pokovování je hliník, následuje stříbro a měď.

Porovnání běžně používaných procesů napařování:

Typ nemovitosti	Zásada	Funkce	Rozsah aplikace
Vakuový odpařovací nátěr	Sublimace odpařováním	Hladký, krásný povlak a vysoká kvalita povrchu	Materiály odolné vůči vysokým teplotám
Sputter Coating	Radiofrekvenční rozprašování	RF zdroj, vysoká přesnost, tuhý film	Kovové/nekovové, vodivé/nevodivé fólie
Sputter Coating	Magnetronové naprašování	Vysoká rychlost a nízká teplota, vysoká přesnost, vysoká čistota a vysoká hustota	Kovová/vodivá fólie
Iontový povlak	Odpařování / naprašování	Terč zůstává pevný a lze jej umístit pod více úhly a ovládat individuálně pro zlepšení účinnosti a konzistence tloušťky filmu, s širokou škálou terčů, vysokou hustotou a vysokou přilnavostí	Tenké vrstvy kovů/sloučenin/keramiky/polovodičů/supravodičů atd.

Objevte pokročilou technologii PVD povlakování na BaiQue

Máte zájem o zvýšení výkonu a estetiky vašeho produktu pomocí špičkového PVD povlaku? V BaiQue Accessories jsme hrdí na naši plně integrovanou výrobní linku pro galvanické pokovování PVD, pečlivě vyvinutou a řízenou vlastními silami. To nám umožňuje nabídnout bezkonkurenční kontrolu kvality a přizpůsobení v každém kroku procesu lakování. Od složitých šperků až po robustní součásti motoru, naše nejmodernější zařízení jsou vybavena tak, aby přesně a dokonale zvládla různé požadavky. Spojte se s námi a prozkoumejte, jak mohou naše komplexní PVD řešení proměnit vaše produkty. Zažijte rozdíl BaiQue ještě dnes.