PVD 코팅이란?

PVD 코팅이란 무엇입니까?

진공 도금으로도 알려진 PVD(Physical Vapor Deposition)는 1970년대에 등장하여 높은 경도, 낮은 마찰 계수, 우수한 내마모성 및 화학적 안정성을 가진 박막을 생산했습니다. HSS 공구 분야의 초기 성공적인 적용은 전 세계 제조 산업에서 많은 관심을 받았으며 사람들은 고성능 및 고신뢰성 코팅 장비를 개발하는 동시에 코팅 응용 분야에 대한보다 심층적 인 연구를 수행하고 있습니다. 카바이드 및 세라믹 도구.

오늘날 물리적 기상 증착은 현존하는 가장 정교하고 최첨단의 외장 처리 공정입니다.

PVD 코팅의 기본 원리는 무엇입니까?

물리적 기상 증착은 물리적 기상 반응 성장 방법입니다. 증착 공정은 진공 또는 저압 가스 방전 조건, 즉 저온 등방성체에서 수행됩니다. 코팅의 재료 소스는 기판과 완전히 다른 특성을 가진 기판의 표면에 재료의 새로운 코팅을 생성하기 위해 증발되거나 스퍼터링되는 고체 재료입니다.

코팅 재료의 증발 또는 스퍼터링, 재료 추출, 코팅을 형성하기 위한 증발 또는 스퍼터링된 재료의 증착의 세 가지 주요 단계가 있습니다.

화학기상증착의 원리는 그 원리와 유사하며 가장 큰 차이점은 화학적 공법으로 시공하는 기술인 용액에 있다.

PVD 코팅 제품의 특징:

• 제품의 표면은 밝고 고귀하며 풍부한 색상으로 도금될 수 있습니다.
• 물 도금과 비교하여 PVD 필름 층은 결합력, 높은 경도, 마찰 저항, 내식성 및보다 안정적인 성능을 가지고 있습니다.
• 생산 과정에서 유독성 또는 오염 물질이 발생하지 않아 환경 친화적입니다.
• 저온과 고에너지의 두 가지 특성으로 거의 모든 기판에 막을 형성할 수 있습니다.
• 사용되는 장비는 일반적으로 더 비싸고 공정은 더 복잡하고 더 비쌉니다. 공작물의 표면은 건조하고 매끄럽게 유지되어야 합니다. 그렇지 않으면 처리 효과가 영향을 받습니다.
• 가장 일반적인 금속 표면 처리 기술입니다.

PVD 코팅 자체의 특징:

• 증착 공정의 원료로 고체 또는 용융 물질을 사용할 필요가 있습니다.
• 원료 물질은 물리적 공정을 거쳐 기체 상태로 진입합니다.
• 비교적 낮은 가스 압력 환경이 필요합니다.
• 기체 상태와 기판 표면에서 화학 반응이 일어나지 않습니다.

PVD 코팅 장점:

1. 일반적으로 600°C 미만의 낮은 증착 온도는 공구 재료의 굴곡 강도에 거의 영향을 미치지 않습니다.
2. 코팅 내부의 응력 상태는 압축 응력으로 초경 정밀 및 복잡한 도구의 코팅에 더 적합합니다.
3. 현재 녹색 공정 및 녹색 제조의 발전 추세에 따라 환경 오염이 없습니다.
4. 나노 코팅의 출현으로 코팅된 도구의 품질은 높은 결합 강도, 높은 경도 및 우수한 내산화성의 장점으로 크게 향상될 뿐만 아니라 정밀 도구 모서리의 모양과 정밀도를 효과적으로 제어합니다.

PVD 코팅 단점:

1. 코팅 장비의 복잡성, 높은 공정 요구 사항 및 긴 코팅 시간으로 인해 도구 비용이 증가합니다.
2. 기술적으로 생산된 공구보다 내충격성, 경도 및 균일도가 낮고 수명이 짧은 공구 생산.
3. 사용 분야를 제한하는 코팅된 제품의 단일 기하학.
4. 냉각 중 코팅과 기판의 수축률이 다르기 때문에 내부 응력 및 미세 균열에 대한 민감성.

PVD 코팅 기술 카테고리:

현재 PVD 기술 산업에는 복잡한 분류가 많고 획일적인 분류 기준이 없습니다. 오늘 우리가 이야기하는 분류는 대상 물질(처리할 물질)의 다양한 이온화 방식을 기반으로 합니다. 그것은 주로 진공 증착 코팅, 스퍼터링 코팅 및 이온 코팅을 포함합니다.

1. 진공증착법(PVD)

PVD는 종종 증착 또는 증발 증착이라고 하며, 이는 진공 상태에서 타겟 재료를 가열하여 증발시키고 원자 또는 분자로 승화시키고 공작물의 표면에 증착되어 박막을 형성하는 과정입니다. 진공증착법도 가장 초기의 PVD 공정이기 때문에 많은 사람들이 전체 PVD 공정을 대표하는 것으로 여기므로 구별에 주의해야 합니다.

2. 스퍼터 코팅(MSD)

MSD는 진공 환경에서 특정 불활성 가스 아르곤 Ar로 채워져 글로우 방전 기술을 사용하여 아르곤을 이온 상태로 이온화합니다. 아르곤 이온은 전기장의 작용하에 음극을 가속하고 충격을 가하여 음극의 타겟이 스퍼터링되고 가공물의 표면에 증착되어 필름층을 형성합니다.

3. 이온 코팅(IP)

IP는 진공 환경, 다양한 가스 방전 기술의 사용, 원자 이온화의 타겟 증발 부분을 동시에 생성하지만 공작물의 표면에 증착되어 많은 수의 고에너지 중성 입자를 생성하여 a를 형성합니다. 필름층.

PVD 코팅 공정 범주:

증착 시 물리적 메커니즘의 차이에 따라 물리적 증착은 일반적으로 진공 증착 코팅 기술, 진공 스퍼터링 코팅, 이온 코팅 및 분자 빔 에피택시로 구분됩니다. 최근 박막기술과 박막재료의 발전은 괄목할 만한 성과를 거두며 비약적으로 발전하고 있으며, 원천적인 이온빔 강화 증착기술, EDM 증착기술, 전자빔 물리기상증착기술 및 다층 제트 증착 기술이 속속 등장했습니다.

1. 이온빔 강화 증착 기술(IBED)

이온빔 강화 증착은 이온 주입과 박막 증착을 통합한 재료의 표면 개질을 위한 새로운 기술입니다. 이는 코팅을 증착하여 모놀리식 또는 복합 필름 층을 형성하는 동안 특정 에너지의 이온 빔과 충격 혼합을 포함합니다. 이온 주입의 장점을 유지하는 것 외에도 낮은 충격 에너지에서 임의의 두께의 층을 연속적으로 성장시키고 실온 및 압력에서 얻을 수 없는 새로운 층을 포함하여 이상적인 화학 비율을 갖는 화합물 층의 합성을 허용합니다. 온도 또는 실온 근처. 이 기술은 낮은 공정 온도(<200°C), 모든 기질에 대한 강한 결합, 실온에서 고온 상, 하위 온도 상 및 비정질 합금, 화학 조성의 용이한 제어, 성장의 편리한 제어의 장점이 있습니다. 프로세스. 가장 큰 단점은 이온빔이 직접 방출되기 때문에 복잡한 모양의 표면을 처리하기 어렵다는 것입니다.

2. 전기 스파크 증착 기술(ESD)

EDM 기술은 전극 물질과 모재 사이의 공기를 이온화하여 금속 전극(양극)과 금속 모재(음극) 사이의 전원에 저장된 고에너지 전기 에너지를 고주파에서 순간적으로 방출하는 기술입니다. , 채널을 형성하여 모재 표면에 순간적으로 고온 고압의 마이크로 존을 생성합니다. 동시에, 이온화된 전극 물질은 미세 전기장의 작용하에 용융되고 모재에 침투하여 야금 결합을 형성합니다. EDM 공정은 용접과 스퍼터링 또는 요소 침투 사이의 공정이며 EDM 기술로 처리 된 금속 증착 층은 경도가 높고 고온, 부식 및 마모에 대한 내성이 우수하며 장비가 간단하고 다목적이며 증착 층 사이의 결합 기판은 매우 강하고 일반적으로 떨어지지 않으며 처리 후 가공물이 어닐링되거나 변형되지 않으며 증착 층의 두께를 제어하기 쉽고 작업 방법을 마스터하기 쉽습니다. 주요 단점은 이론적 지원이 부족하고 작업이 아직 기계화 및 자동화되지 않았다는 것입니다.

3. 전자빔 물리기상증착기술(EB-PVD)

전자빔 물리기상증착 기술은 높은 에너지 밀도의 전자빔을 이용하여 증발된 물질을 직접 가열하여 기판 표면에 더 낮은 온도에서 증착하는 기술입니다. 이 기술은 높은 증착 속도(10kg/h~15kg/h 증발 속도), 조밀한 코팅, 화학 조성의 쉽고 정밀한 제어, 주상 결정 조직, 무공해 및 높은 열효율의 장점을 가지고 있습니다. 이 기술의 단점은 고가의 장비와 높은 처리 비용입니다. 현재 이 기술은 여러 국가에서 연구의 핫스팟이 되었습니다.

4. 다층 스프레이 증착 기술(MLSD)

기존의 제트 증착 기술과 비교할 때 다층 제트 증착의 중요한 특징은 증착 프로세스가 균일하고 궤적이 반복되지 않아 평평한 증착 표면을 얻을 수 있도록 수신기 시스템과 도가니 시스템의 움직임을 조정할 수 있다는 것입니다. 주요 특징은 다음과 같습니다. 증착 중 냉각 속도가 기존 제트 증착보다 빠르고 냉각 효과가 더 좋습니다. 냉각 속도에 영향을 주지 않고 대형 공작물을 준비할 수 있습니다. 공정이 간단하고 치수 정확도가 높고 표면이 균일한 공작물을 준비하기 쉽습니다. 액적 증착 속도가 높습니다. 재료 미세 구조가 균일하고 미세하며 명백한 계면 반응이 없으며 재료 특성이 더 좋습니다. 그러나 이 기술은 아직 연구, 개발 및 완성 단계에 있으므로 공작물 표면에 증착되는 궤적에 대한 규칙성 연구는 여전히 이론적 근거가 부족합니다.

PVD 코팅 적용 재료:

천연 소재 외에도 진공 도금에 적합한 소재로는 금속, 경질 및 연질 소재(ABS, ABS+PC, PC 등), 복합 소재, 세라믹, 유리 등이 있습니다.

가장 일반적으로 사용되는 진공 도금 표면 처리는 알루미늄이며, 그 다음은 은과 구리입니다.

일반적으로 사용되는 증착 공정의 비교:

유형	과학원리	특징	적용 범위
진공 증발 코팅	증발 승화	매끄럽고 아름다운 코팅 및 높은 표면 품질	고온 내성 재료
스퍼터 코팅	무선 주파수 스퍼터링	RF 소스, 고정밀, 경질 필름	금속/비금속, 전도성/비도전성 필름
스퍼터 코팅	마그네트론 스퍼터링	고속 및 저온, 고정밀, 고순도 및 고밀도	금속/전도성 필름
이온 코팅	증발/스퍼터링	타겟은 견고하게 유지되며 다양한 타겟, 고밀도 및 높은 접착력으로 효율성과 필름 두께 일관성을 개선하기 위해 여러 각도로 배치하고 개별적으로 제어할 수 있습니다.	금속/화합물/세라믹/반도체/초전도체 등의 박막

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