پوشش PVD چیست؟

پوشش PVD چیست؟

رسوب بخار فیزیکی (PVD)، همچنین به عنوان آبکاری خلاء شناخته می شود، در دهه 1970 ظهور کرد و لایه های نازکی با سختی بالا، ضریب اصطکاک کم، مقاومت در برابر سایش خوب و پایداری شیمیایی تولید کرد. کاربرد موفقیت آمیز اولیه در زمینه ابزارهای HSS توجه بسیاری را از صنایع تولیدی در سراسر جهان به خود جلب کرده است و مردم در حال توسعه تجهیزات پوشش با کارایی بالا و قابلیت اطمینان بالا هستند و همچنین تحقیقات عمیق تری در مورد کاربردهای پوشش در ابزار کاربید و سرامیک.

از امروز، رسوب بخار فیزیکی پیچیده ترین و پیشرفته ترین نوع فرآیند تصفیه بیرونی موجود است.

اصل اساسی پوشش PVD چیست؟

رسوب فیزیکی بخار یک روش رشد واکنش فاز بخار فیزیکی است. فرآیند رسوب در شرایط خلاء یا تخلیه گاز کم فشار، یعنی در یک جسم همسانگرد با دمای پایین انجام می شود. منبع مواد پوشش، ماده جامدی است که تبخیر یا پاشیده می شود تا پوشش جدیدی از یک ماده روی سطح زیرلایه با خواص کاملاً متفاوت از زیرلایه ایجاد شود.

سه مرحله اصلی وجود دارد: تبخیر یا کندوپاش مواد پوشش، استخراج مواد، و رسوب مواد تبخیر شده یا پاشیده شده برای تشکیل پوشش.

اصل رسوب بخار شیمیایی مشابه اصل آن است و تفاوت اصلی در محلول است که تکنولوژی ساخت به روش شیمیایی است.

ویژگی های محصولات پوشش PVD:

• سطح محصول روشن و نجیب است و می توان آن را با رنگ های غنی آبکاری کرد.
• در مقایسه با آبکاری، لایه فیلم PVD دارای نیروی پیوند بیشتر، سختی بالا، مقاومت در برابر اصطکاک، مقاومت در برابر خوردگی و عملکرد پایدارتر است.
• هیچ ماده سمی یا آلاینده ای در طول فرآیند تولید تولید نمی شود که دوستدار محیط زیست است
• با دو ویژگی دمای پایین و انرژی بالا، تقریباً روی هر بستری می تواند یک لایه تشکیل دهد.
• تجهیزات مورد استفاده معمولاً گرانتر است، به علاوه فرآیند پیچیده تر و گرانتر است، سطح قطعه کار باید خشک و صاف نگه داشته شود، در غیر این صورت اثر درمان تحت تأثیر قرار خواهد گرفت.
• رایج ترین تکنولوژی تصفیه سطح فلز است.

ویژگی های خود پوشش PVD:

• نیاز به استفاده از یک ماده جامد یا مذاب به عنوان منبع ماده برای فرآیند رسوب گذاری.
• ماده منبع برای ورود به فاز گاز تحت فرآیندهای فیزیکی قرار می گیرد
• به محیطی با فشار گاز نسبتاً کم نیاز دارد.
• هیچ واکنش شیمیایی در فاز گاز و روی سطح بستر رخ نمی دهد.

مزایای پوشش PVD:

1. دمای رسوب پایین، معمولاً زیر 600 درجه سانتیگراد، که تأثیر کمی بر مقاومت خمشی مواد ابزار دارد.
2. حالت تنش داخل پوشش، تنش فشاری است که برای پوشش ابزارهای دقیق کاربید و پیچیده مناسب تر است.
3. عدم آلودگی به محیط زیست، مطابق با روند توسعه فعلی فرآیندهای سبز و تولید سبز.
4. با ظهور نانو پوشش، کیفیت ابزارهای پوشش داده شده به طور قابل توجهی بهبود می یابد، نه تنها با مزایای استحکام باند بالا، سختی بالا و مقاومت در برابر اکسیداسیون خوب، بلکه به طور موثری شکل و دقت لبه های ابزار دقیق را کنترل می کند.

معایب پوشش PVD:

1. پیچیدگی تجهیزات پوشش، نیاز به فرآیند بالا و زمان پوشش طولانی که باعث افزایش هزینه ابزار می شود.
2. تولید ابزارهایی با مقاومت در برابر ضربه، سختی و یکنواختی ضعیف تر و عمر مفید کمتر نسبت به ابزارهای تولید شده فنی.
3. هندسه تک محصول پوشش داده شده، که زمینه استفاده را محدود می کند.
4. حساسیت به تنش‌های داخلی و ریزترک‌ها، به دلیل نرخ‌های مختلف انقباض پوشش و زیرلایه در طول خنک‌سازی.

دسته فناوری پوشش PVD:

در حال حاضر طبقه بندی های پیچیده زیادی در صنعت فناوری PVD وجود دارد و استاندارد طبقه بندی یکسانی وجود ندارد. طبقه بندی ما امروز در مورد آن صحبت می کنیم بر اساس روش های مختلف یونیزاسیون ماده هدف (ماده ای که باید درمان شود) است. این عمدتا شامل پوشش تبخیر خلاء، پوشش کندوپاش و پوشش یونی است.

1. رسوب بخار خلاء (PVD)

PVD اغلب به عنوان رسوب بخار یا رسوب تبخیر شناخته می شود، که فرآیند گرم کردن ماده مورد نظر در خلاء برای تبخیر و تصعید آن به اتم ها یا مولکول هایی است که روی سطح قطعه کار رسوب می کنند تا یک لایه نازک تشکیل دهند. رسوب بخار خلاء نیز اولین فرآیند PVD است، بنابراین بسیاری از مردم آن را به عنوان نماینده کل فرآیند PVD در نظر می گیرند، بنابراین به تمایز توجه کنید.

2. پوشش Sputter Coating (MSD)

MSD با آرگون گاز خنثی خاصی در محیط خلاء پر می شود، با استفاده از فناوری تخلیه تابشی برای یونیزه کردن آرگون به حالت یونی، یون آرگون تحت تأثیر میدان الکتریکی کاتد را شتاب می دهد و بمباران می کند، به طوری که هدف در کاتد به پایین پراکنده می شود و روی سطح قطعه کار گذاشته می شود تا یک لایه فیلم تشکیل شود.

3. پوشش یونی (IP)

IP یک محیط خلاء است، استفاده از فن آوری های مختلف تخلیه گاز، هدف تبخیر بخشی از یونیزاسیون اتم در همان زمان، اما همچنین تولید تعداد زیادی از ذرات خنثی با انرژی بالا، رسوب بر روی سطح قطعه کار برای تشکیل یک لایه فیلم

دسته فرآیند پوشش PVD:

با توجه به تفاوت مکانیسم فیزیکی در طول رسوب، رسوب بخار فیزیکی به طور کلی به فناوری پوشش تبخیر خلاء، پوشش کندوپاش خلاء، پوشش یونی و اپیتاکسی پرتو مولکولی تقسیم می شود. در سال های اخیر، توسعه فناوری لایه نازک و مواد لایه نازک با دستاوردهای قابل توجهی به سرعت پیشرفت کرده است و بر اساس فناوری اصلی رسوب گذاری پیشرفته با پرتو یونی، فناوری رسوب گذاری EDM، فناوری رسوب فیزیکی بخار با پرتو الکترونی و فن آوری رسوب دهی جت چند لایه یکی پس از دیگری ظهور کرده است.

1. فناوری رسوب دهی افزایش یافته پرتو یون (IBED)

رسوب دهی افزایش یافته پرتو یونی یک فناوری جدید برای اصلاح سطح مواد است که تزریق یون و رسوب لایه نازک را ادغام می کند. این شامل مخلوط شدن بمباران با پرتوهای یونی با انرژی خاص در حالی که بخار پوشش را رسوب می دهد تا لایه های یکپارچه یا فیلم ترکیبی را تشکیل دهد. علاوه بر حفظ مزایای کاشت یون، امکان رشد مداوم لایه‌هایی با ضخامت دلخواه در انرژی بمباران کم و سنتز لایه‌های ترکیبی با نسبت‌های شیمیایی ایده‌آل (از جمله لایه‌های جدیدی که در دما و فشار اتاق به دست نمی‌آیند) را در اتاق می‌دهد. دما یا نزدیک به دمای اتاق این فناوری دارای مزایای دمای پایین فرآیند (<200 درجه سانتیگراد)، اتصال قوی به تمام بسترها، فاز با دمای بالا، فاز زیر درجه حرارت و آلیاژ آمورف در دمای اتاق، کنترل آسان ترکیب شیمیایی و کنترل راحت رشد است. روند. نقطه ضعف اصلی این است که پرتو یون مستقیماً ساطع می شود، بنابراین پردازش سطوح با اشکال پیچیده دشوار است.

2. تکنولوژی رسوب جرقه الکتریکی (ESD)

فناوری EDM این است که انرژی الکتریکی با انرژی بالا ذخیره شده در منبع تغذیه بین الکترود فلزی (آند) و ماده پایه فلزی (کاتد) را به صورت آنی در فرکانس بالا از طریق یونیزاسیون هوا بین ماده الکترود و ماده پایه آزاد می کند. ، تشکیل یک کانال برای تولید ریز منطقه دمای بالا و فشار بالا آنی روی سطح ماده پایه. در همان زمان، مواد الکترود یونیزه شده ذوب شده و تحت تأثیر میدان الکتریکی میکرو به ماده پایه نفوذ می کنند و یک پیوند متالورژیکی تشکیل می دهند. فرآیند EDM فرآیندی بین جوشکاری و کندوپاش یا نفوذ عنصر است، لایه رسوب فلزی که با تکنولوژی EDM درمان می شود دارای سختی بالا و مقاومت خوبی در برابر دمای بالا، خوردگی و سایش است و تجهیزات ساده و همه کاره هستند، پیوند بین لایه رسوب گذاری. و بستر بسیار قوی است و به طور کلی نمی افتد، قطعه کار پس از درمان آنیل یا تغییر شکل نمی دهد، ضخامت لایه رسوب به راحتی قابل کنترل است و روش عملیات به راحتی قابل تسلط است. نقطه ضعف اصلی عدم پشتیبانی تئوری است و عملیات هنوز مکانیزه و خودکار نشده است.

3. فناوری رسوب فیزیکی بخار پرتو الکترونی (EB-PVD)

فناوری رسوب فیزیکی بخار پرتوی الکترونی تکنیکی است که از پرتو الکترونی با چگالی انرژی بالا برای گرم کردن مستقیم مواد تبخیر شده استفاده می‌کند که در دمای پایین‌تر روی سطح بستر رسوب می‌کند. این فناوری دارای مزایای نرخ رسوب بالا (10 کیلوگرم در ساعت ~ 15 کیلوگرم در ساعت نرخ تبخیر)، پوشش متراکم، کنترل آسان و دقیق ترکیب شیمیایی، سازماندهی کریستال ستونی، عدم آلودگی و راندمان حرارتی بالا است. معایب این فناوری تجهیزات گران قیمت و هزینه های بالای پردازش است. در حال حاضر این فناوری به نقطه داغی برای تحقیقات در کشورهای مختلف تبدیل شده است.

4. فناوری رسوب اسپری چند لایه (MLSD)

در مقایسه با تکنولوژی رسوب دهی سنتی جت، یکی از ویژگی های مهم رسوب دهی جت چندلایه این است که حرکت سیستم گیرنده و سیستم بوته را می توان به گونه ای تنظیم کرد که فرآیند رسوب گذاری یکنواخت باشد و مسیر تکرار نشود، بنابراین یک سطح رسوب شده صاف به دست می آید. ویژگی های اصلی عبارتند از: سرعت خنک کننده در طول رسوب بالاتر از رسوب جت معمولی است و اثر خنک کننده بهتر است. قطعات کار با اندازه بزرگ را می توان بدون تأثیر بر سرعت خنک کننده آماده کرد. فرآیند آماده سازی قطعات کار با دقت ابعادی بالا و سطح یکنواخت ساده و آسان است. نرخ رسوب قطرات بالا است. ریزساختار مواد یکنواخت و خوب است و هیچ واکنش سطحی آشکاری وجود ندارد و خواص مواد بهتر است. با این حال، این فناوری هنوز در مرحله تحقیق، توسعه و کمال است، بنابراین مطالعه منظم مسیر رسوب آن به سطح قطعه کار هنوز فاقد مبنای نظری است.

پوشش PVD مواد قابل اجرا:

علاوه بر مواد طبیعی، مواد مناسب برای آبکاری خلاء عبارتند از: فلزات، مواد سخت و نرم (ABS، ABS+PC، PC و ...)، مواد کامپوزیت، سرامیک، شیشه و ....

متداول ترین روش تصفیه سطح آبکاری خلاء آلومینیوم و پس از آن نقره و مس است.

مقایسه فرآیندهای رسوب بخار رایج:

انواع	اصل	امکانات	محدوده برنامه
پوشش تبخیر خلاء	تصعید تبخیر	روکش صاف، زیبا و کیفیت سطح بالا	مواد مقاوم در برابر درجه حرارت بالا
پوشش اسپتر	کندوپاش فرکانس رادیویی	منبع RF، دقت بالا، فیلم سفت و سخت	فیلم های فلزی/غیر فلزی، رسانا/غیر رسانا
پوشش اسپتر	کندوپاش مگنترون	سرعت بالا و دمای پایین، دقت بالا، خلوص بالا و چگالی بالا	فیلم فلزی/رسانا
پوشش یونی	تبخیر / کندوپاش	هدف جامد باقی می ماند و می توان آن را در چندین زوایای قرار داد و به صورت جداگانه کنترل کرد تا کارایی و قوام ضخامت فیلم را بهبود بخشد، با طیف گسترده ای از اهداف، چگالی بالا و چسبندگی بالا.	لایه های نازک فلزات / ترکیبات / سرامیک / نیمه هادی ها / ابررساناها و غیره

فناوری پیشرفته پوشش PVD را در BaiQue کشف کنید

آیا علاقه مند به بالا بردن عملکرد و زیبایی شناسی محصول خود با پوشش پیشرفته PVD هستید؟ در لوازم جانبی BaiQue، ما به خط تولید کاملاً یکپارچه آبکاری PVD خود افتخار می کنیم که در داخل به دقت توسعه یافته و مدیریت می شود. این به ما امکان می دهد تا کنترل کیفیت و سفارشی سازی بی نظیری را در هر مرحله از فرآیند پوشش ارائه دهیم. از قطعات پیچیده جواهرات گرفته تا قطعات قوی موتور، امکانات پیشرفته ما برای رسیدگی به نیازهای مختلف با دقت و عالی مجهز هستند. با ما در ارتباط باشید تا بررسی کنید که چگونه راه حل های پوشش PVD سرتاسر ما می توانند محصولات شما را متحول کنند. امروز تفاوت BaiQue را تجربه کنید.