Mikä on PVD-pinnoite?

Mikä on PVD-pinnoite?

Fysikaalinen höyrypinnoitus (PVD), joka tunnetaan myös nimellä Vacuum Plating, syntyi 1970-luvulla ja tuotti ohuita kalvoja, joilla oli korkea kovuus, pieni kitkakerroin, hyvä kulutuskestävyys ja kemiallinen stabiilisuus. Alkuperäinen onnistunut sovellus HSS-työkalujen alalla on herättänyt paljon huomiota valmistusteollisuudessa kaikkialla maailmassa, ja ihmiset kehittävät tehokkaita ja erittäin luotettavia päällystyslaitteita sekä tekevät syvällisempää tutkimusta pinnoitussovelluksista kovametalli- ja keraamiset työkalut.

Nykyään fysikaalinen höyrypinnoitus on kehittynein ja huippuluokan käytettävissä oleva ulkokäsittelyprosessi.

Mikä on PVD-pinnoitteen perusperiaate?

Fysikaalinen höyryfaasipinnoitus on fysikaalinen höyryfaasireaktion kasvumenetelmä. Päällystysprosessi suoritetaan tyhjiö- tai matalapainekaasupurkausolosuhteissa, eli matalan lämpötilan isotrooppisessa kappaleessa. Pinnoitteen materiaalilähde on kiinteä materiaali, joka haihdutetaan tai sputteroidaan, jolloin saadaan substraatin pinnalle uusi pinnoite materiaalista, jolla on täysin erilaiset ominaisuudet kuin alustalla.

Päävaiheita on kolme: pinnoitemateriaalin haihdutus tai sputterointi, materiaalin uutto ja haihdutetun tai sputteroidun materiaalin kerrostaminen pinnoitteen muodostamiseksi.

Kemiallisen höyrypinnoituksen periaate on samanlainen kuin sen periaate, ja suurin ero on ratkaisussa, joka on kemiallisella menetelmällä rakentamisen tekniikka.

PVD-pinnoitetuotteiden ominaisuudet:

• Tuotteen pinta on kirkas ja jalo, ja se voidaan pinnoittaa täyteläisillä väreillä.
• Vesipinnoitukseen verrattuna PVD-kalvokerroksella on suurempi sidosvoima, korkea kovuus, kitkankestävyys, korroosionkestävyys ja vakaampi suorituskyky.
• Tuotantoprosessissa ei synny myrkyllisiä tai saastuttavia aineita, mikä on ympäristöystävällinen
• Kaksi ominaisuutta, matala lämpötila ja korkea energia, voi muodostaa kalvon melkein mille tahansa alustalle.
• Käytettävät laitteet ovat yleensä kalliimpia, ja lisäksi prosessi on monimutkaisempi ja kalliimpi, työkappaleen pinta on pidettävä kuivana ja sileänä, muuten käsittelyvaikutus heikkenee
• On yleisin metallin pintakäsittelytekniikka.

Itse PVD-pinnoitteen ominaisuudet:

• Tarve käyttää kiinteää tai sulaa ainetta laskeutumisprosessin lähdemateriaalina.
• Lähdemateriaalille suoritetaan fysikaalisia prosesseja päästäkseen kaasufaasiin
• Vaatii suhteellisen alhaisen kaasunpaineen ympäristön.
• Kaasufaasissa ja alustan pinnalla ei tapahdu kemiallisia reaktioita.

PVD-pinnoitteen edut:

1. Alhaiset pinnoituslämpötilat, yleensä alle 600 °C, joilla on vain vähän vaikutusta työkalumateriaalin taivutuslujuuteen.
2. Pinnoitteen sisäinen jännitystila on puristusjännitys, joka soveltuu paremmin kovametallitarkkuus- ja monimutkaisten työkalujen päällystämiseen.
3. Ei saastuta ympäristöä vihreän prosessin ja vihreän valmistuksen nykyisen kehitystrendin mukaisesti.
4. Nanopinnoitteen syntymisen myötä päällystettyjen työkalujen laatu paranee merkittävästi, ei vain korkean sidoslujuuden, korkean kovuuden ja hyvän hapettumiskestävyyden eduilla, vaan myös tehokkaasti ohjaamaan tarkkuustyökalujen reunojen muotoa ja tarkkuutta.

PVD-pinnoitteen haitat:

1. Päällystyslaitteiden monimutkaisuus, korkeat prosessivaatimukset ja pitkä pinnoitusaika nostavat työkalujen kustannuksia.
2. Sellaisten työkalujen valmistus, joiden iskunkestävyys, kovuus ja tasaisuus ovat heikommat ja käyttöikä lyhyempi kuin teknisesti tuotetuilla työkaluilla.
3. Päällystetyn tuotteen yksittäinen geometria, mikä rajoittaa käyttöaluetta.
4. Alttius sisäisille jännityksille ja mikrohalkeamille johtuen pinnoitteen ja alustan erilaisista kutistumisnopeuksista jäähdytyksen aikana.

PVD-pinnoitusteknologian luokka:

Tällä hetkellä PVD-teknologiateollisuudessa on monia monimutkaisia ​​luokituksia, eikä yhtenäistä luokitusstandardia ole. Luokittelu, josta tänään puhumme, perustuu kohdemateriaalin (käsiteltävän materiaalin) erilaisiin ionisointitapoihin. Se sisältää pääasiassa tyhjöhaihdutuspinnoitteen, sputterointipinnoitteen ja ionipinnoitteen.

1. Tyhjiöhöyrypinnoitus (PVD)

PVD:tä kutsutaan usein höyrypinnoitukseksi tai haihdutuspinnoitukseksi, joka on prosessi, jossa kohdemateriaalia kuumennetaan tyhjiössä, jotta se höyrystyy ja sublimoituu atomeiksi tai molekyyleiksi, jotka kerrostuvat työkappaleen pinnalle ohuen kalvon muodostamiseksi. Tyhjiöhöyrypinnoitus on myös varhaisin PVD-prosessi, joten monet ihmiset pitävät sitä koko PVD-prosessin edustajana, joten kiinnitä huomiota eroon.

2. Sputter Coating (MSD)

MSD on täytetty tietyllä inertillä argon-Ar-kaasulla tyhjiöympäristössä käyttämällä hehkupurkaustekniikkaa argonin ionisoimiseksi ionitilaan, argon-ioni kiihdyttää ja pommittaa katodia sähkökentän vaikutuksesta, jolloin katodilla oleva kohde ruiskutetaan alas ja kerrostetaan työkappaleen pinnalle kalvokerroksen muodostamiseksi.

3. Ionipinnoite (IP)

IP on tyhjiöympäristö, jossa käytetään erilaisia ​​kaasupurkaustekniikoita, kohde haihtuu atomin ionisaatiosta samanaikaisesti, mutta tuottaa myös suuren määrän korkean energian neutraaleja hiukkasia, jotka kerrostuvat työkappaleen pinnalle muodostaen kalvokerros.

PVD-pinnoitusprosessin luokka:

Fysikaalisen mekanismin eron mukaan pinnoituksen aikana fysikaalinen höyrypinnoitus jaetaan yleensä tyhjiöhaihdutuspinnoitustekniikkaan, tyhjiöruiskutuspinnoitteeseen, ionipinnoitukseen ja molekyylisäteen epitaksiin. Ohutkalvotekniikan ja ohutkalvomateriaalien kehitys on edennyt viime vuosina nopeasti merkittävillä saavutuksilla ja alkuperäisen, ionisuihkutehostepinnoitustekniikan, EDM-pinnoitustekniikan, elektronisuihkufysikaalisen höyrypinnoitustekniikan ja monikerroksinen suihkupinnoitustekniikka on noussut esiin yksi toisensa jälkeen.

1. Ionisäteillä tehostettu kerrostustekniikka (IBED)

Ionisäteillä tehostettu pinnoitus on uusi materiaalien pinnan modifiointitekniikka, joka yhdistää ioniruiskutuksen ja ohutkalvopinnoituksen. Se sisältää pommituksen sekoittamisen tietyn energian ionisäteiden kanssa samalla, kun pinnoite höyrystetään muodostaen monoliittisia tai yhdistelmiä kalvokerroksia. Sen lisäksi, että se säilyttää ioni-istuttamisen edut, se mahdollistaa mielivaltaisen paksuisten kerrosten jatkuvan kasvun alhaisella pommitusenergialla ja yhdistelmäkerrosten synteesin ihanteellisilla kemiallisilla suhteilla (mukaan lukien uudet kerrokset, joita ei voida saada huoneenlämpötilassa ja paineessa) huoneessa. lämpötilassa tai lähellä huoneenlämpötilaa. Tämän tekniikan etuna on alhainen prosessilämpötila (<200 °C), vahva sitoutuminen kaikkiin alustoihin, korkean lämpötilan faasi, alilämpötilafaasi ja amorfinen seos huoneenlämpötilassa, helppo kemiallisen koostumuksen hallinta ja kätevä kasvun hallinta. prosessi. Suurin haittapuoli on se, että ionisäde emittoi suoraan, joten monimutkaisia ​​pintoja on vaikea käsitellä.

2. Sähköinen kipinäpinnoitustekniikka (ESD)

EDM-teknologian tarkoituksena on vapauttaa metallielektrodin (anodin) ja metallipohjamateriaalin (katodi) väliin virtalähteeseen varastoitunut korkeaenerginen sähköenergia välittömästi korkealla taajuudella elektrodimateriaalin ja perusmateriaalin välisen ilman ionisoinnin kautta. muodostaen kanavan, joka tuottaa välittömän korkean lämpötilan ja korkeapaineisen mikrovyöhykkeen perusmateriaalin pinnalle. Samanaikaisesti ionisoitu elektrodimateriaali sulatetaan ja tunkeutuu perusmateriaaliin mikrosähkökentän vaikutuksesta muodostaen metallurgisen sidoksen. EDM-prosessi on prosessi hitsauksen ja sputteroinnin tai elementtien tunkeutumisen välillä, EDM-tekniikalla käsitellyllä metallipinnoituskerroksella on korkea kovuus ja hyvä korkean lämpötilan, korroosion ja hankauksen kestävyys, ja laitteisto on yksinkertainen ja monipuolinen, sidos kerroskerroksen välillä ja substraatti on erittäin vahva eikä yleensä putoa, työkappale ei hehkuteta tai väänny käsittelyn jälkeen, kerroskerroksen paksuutta on helppo hallita ja toimintatapa on helppo hallita. Suurin haittapuoli on teoreettisen tuen puute, eikä toimintaa ole vielä koneistettu ja automatisoitu.

3. Elektronisuihkufyysinen höyrypinnoitustekniikka (EB-PVD)

Elektronisuihkufyysinen höyrypinnoitustekniikka on tekniikka, joka käyttää korkean energiatiheyden elektronisuihkua lämmittämään suoraan haihtunutta materiaalia, joka kerrostetaan substraatin pinnalle alemmassa lämpötilassa. Tämän tekniikan etuna on korkea kerrostumisnopeus (10 kg/h ~ 15 kg/h haihtumisnopeus), tiheä pinnoite, helppo ja tarkka kemiallisen koostumuksen hallinta, pylväskideorganisaatio, saasteeton ja korkea lämpötehokkuus. Tämän tekniikan haittoja ovat kalliit laitteet ja korkeat käsittelykustannukset. Tällä hetkellä tästä tekniikasta on tullut kuuma paikka tutkimukselle eri maissa.

4. Monikerroksinen ruiskupinnoitustekniikka (MLSD)

Perinteiseen suihkupinnoitustekniikkaan verrattuna monikerrossuihkupinnoituksen tärkeä piirre on, että vastaanotinjärjestelmän ja upokasjärjestelmän liikettä voidaan säätää siten, että pinnoitusprosessi on tasainen ja liikerata ei toistu, jolloin saadaan tasainen kerrostettu pinta. Tärkeimmät ominaisuudet ovat: jäähdytysnopeus pinnoituksen aikana on suurempi kuin tavanomaisen suihkupinnoituksen ja jäähdytysvaikutus on parempi; suurikokoisia työkappaleita voidaan valmistaa ilman vaikutusta jäähdytysnopeuteen; prosessi on yksinkertainen ja helppo valmistaa työkappaleita korkealla mittatarkkuudella ja tasaisella pinnalla; pisarakertymänopeus on korkea; materiaalin mikrorakenne on tasainen ja hieno, eikä ilmeistä rajapinnan reaktiota ole, ja materiaalin ominaisuudet ovat paremmat. Tekniikka on kuitenkin vielä tutkimus-, kehitys- ja täydellisyysasteella, joten sen laskeutumisradan työkappaleen pintaan säännöllisyystutkimukselle puuttuu vielä teoreettinen perusta.

PVD-pinnoite Soveltuvat materiaalit:

Luonnonmateriaalien lisäksi tyhjiöpinnoitukseen soveltuvia materiaaleja ovat metallit, kovat ja pehmeät materiaalit (ABS, ABS+PC, PC jne.), komposiittimateriaalit, keramiikka, lasi jne.

Yleisimmin käytetty tyhjiöpinnoituspintakäsittely on alumiini, jota seuraa hopea ja kupari.

Yleisesti käytettyjen höyrypinnoitusprosessien vertailu:

Tyypit	Periaate	Ominaisuudet	Soveltamisala
Tyhjiöhaihdutuspinnoite	Haihdutussublimaatio	Sileä, kaunis pinnoite ja korkea pintalaatu	Korkean lämpötilan kestävät materiaalit
Sputteripinnoite	Radiotaajuinen sputterointi	RF-lähde, erittäin tarkka, jäykkä kalvo	Metalliset/ei-metalliset, johtavat/ei-johtavat kalvot
Sputteripinnoite	Magnetronin sputterointi	Suuri nopeus ja matala lämpötila, korkea tarkkuus, korkea puhtaus ja korkea tiheys	Metalli/johtava kalvo
Ionipinnoite	Haihtuminen / Sputterointi	Kohde pysyy kiinteänä ja voidaan sijoittaa useisiin kulmiin ja ohjata yksitellen tehokkuuden ja kalvon paksuuden parantamiseksi, laajalla valikoimalla kohteita, korkea tiheys ja hyvä tarttuvuus	Metallien/yhdisteiden/keraamien/puolijohteiden/suprajohteiden jne. ohuet kalvot.

Tutustu BaiQuen edistyneeseen PVD-pinnoitustekniikkaan

Oletko kiinnostunut parantamaan tuotteesi suorituskykyä ja estetiikkaa huippuluokan PVD-pinnoitteella? BaiQue Accessoriesilla olemme ylpeitä täysin integroidusta PVD-sähköpinnoituksen tuotantolinjastamme, joka on kehitetty ja johdettu talon sisällä. Tämä antaa meille mahdollisuuden tarjota vertaansa vailla olevaa laadunvalvontaa ja räätälöintiä pinnoitusprosessin jokaisessa vaiheessa. Monimutkaisista koruista kestäviin moottorin osiin, huippuluokan laitteistomme on varustettu vastaamaan erilaisiin vaatimuksiin tarkasti ja erinomaisesti. Ota yhteyttä ja selvitä, kuinka kattavat PVD-pinnoitusratkaisumme voivat muuttaa tuotteesi. Koe BaiQuen ero tänään.