Wat is PVD-coating?

Wat is een PVD-coating?

Physical Vapour Deposition (PVD), ook bekend als Vacuüm Plating, ontstond in de jaren 1970 en produceerde dunne films met een hoge hardheid, lage wrijvingscoëfficiënt, goede slijtvastheid en chemische stabiliteit. De eerste succesvolle toepassing op het gebied van HSS-gereedschappen heeft veel aandacht getrokken van productie-industrieën over de hele wereld, en mensen ontwikkelen hoogwaardige en zeer betrouwbare coatingapparatuur, terwijl ze ook meer diepgaand onderzoek doen naar coatingtoepassingen in hardmetalen en keramische gereedschappen.

Vanaf vandaag is fysieke dampafzetting het meest geavanceerde en hoogwaardige type buitenbehandelingsproces dat beschikbaar is.

Wat is het basisprincipe van PVD-coating?

Fysische dampafzetting is een groeimethode in de fysische dampfase. Het depositieproces wordt uitgevoerd onder vacuüm- of lagedrukgasontladingsomstandigheden, dwz in een isotroop lichaam bij lage temperatuur. De materiaalbron van de coating is een vast materiaal dat wordt verdampt of gesputterd om een ​​nieuwe coating van een materiaal op het oppervlak van het substraat te produceren met totaal andere eigenschappen dan het substraat.

Er zijn drie hoofdfasen: verdamping of sputteren van het coatingmateriaal, de materiaalextractie en het afzetten van het verdampte of gesputterde materiaal om de coating te vormen.

Het principe van chemische dampafzetting is vergelijkbaar met het principe, en het belangrijkste verschil zit in de oplossing, namelijk de technologie van constructie door chemische methode.

Kenmerken van PVD-coatingproducten:

• Het oppervlak van het product is helder en nobel en kan worden geplateerd met rijke kleuren.
• In vergelijking met waterplating heeft de PVD-filmlaag een grotere hechtkracht, hoge hardheid, wrijvingsweerstand, corrosieweerstand en stabielere prestaties.
• Tijdens het productieproces komen geen giftige of vervuilende stoffen vrij, wat goed is voor het milieu
• Met twee kenmerken van lage temperatuur en hoge energie kan het een film vormen op bijna elk substraat.
• De gebruikte apparatuur is meestal duurder, en het proces is complexer en duurder. Het oppervlak van het werkstuk moet droog en glad worden gehouden, anders wordt het behandelingseffect aangetast
• Is de meest voorkomende technologie voor metaaloppervlaktebehandeling.

Eigenschappen van PVD Coating zelf:

• De noodzaak om een ​​vaste of gesmolten stof te gebruiken als uitgangsmateriaal voor het depositieproces.
• Het bronmateriaal wordt onderworpen aan fysieke processen om de gasfase in te gaan
• Vereist een relatief lage gasdrukomgeving.
• In de gasfase en op het substraatoppervlak treden geen chemische reacties op.

Voordelen van PVD-deklaag:

1. Lage depositietemperaturen, doorgaans lager dan 600°C, die weinig invloed hebben op de buigsterkte van het gereedschapsmateriaal.
2. De spanningstoestand in de coating is drukspanning, die meer geschikt is voor het coaten van hardmetalen precisie en complexe gereedschappen.
3. Geen vervuiling van het milieu, in lijn met de huidige ontwikkelingstrend van groene processen en groene productie.
4. Met de opkomst van nanocoating is de kwaliteit van gecoate gereedschappen aanzienlijk verbeterd, niet alleen met de voordelen van een hoge hechtsterkte, hoge hardheid en goede oxidatieweerstand, maar ook met een effectieve controle van de vorm en precisie van precisiegereedschapsranden.

Nadelen PVD-coating:

1. Complexiteit van coatingapparatuur, hoge procesvereisten en lange coatingtijd, waardoor de gereedschapskosten stijgen.
2. Productie van gereedschappen met een slechtere slagvastheid, hardheid en uniformiteit en kortere levensduur dan technisch geproduceerde gereedschappen.
3. Enkele geometrie van het gecoate product, wat het toepassingsgebied beperkt.
4. Gevoeligheid voor interne spanningen en microscheurtjes, door de verschillende krimpsnelheden van de coating en het substraat tijdens afkoeling.

PVD-coatingtechnologie Categorie:

Op dit moment zijn er veel gecompliceerde classificaties in de PVD-technologie-industrie en is er geen uniforme classificatienorm. De classificatie waar we het vandaag over hebben is gebaseerd op de verschillende manieren van ionisatie van het doelmateriaal (het te behandelen materiaal). Het omvat voornamelijk vacuümverdampingscoating, sputtercoating en ioncoating.

1. Vacuümdampafzetting (PVD)

PVD wordt vaak dampafzetting of verdampingsafzetting genoemd, wat het proces is waarbij het doelmateriaal onder vacuüm wordt verwarmd om het te laten verdampen en sublimeren tot atomen of moleculen, die op het oppervlak van het werkstuk worden afgezet om een ​​dunne film te vormen. Vacuümdampafzetting is ook het vroegste PVD-proces, dus veel mensen zullen het beschouwen als de vertegenwoordiger van het hele PVD-proces, dus let op het onderscheid.

2. Sputtercoating (MSD)

MSD is gevuld met bepaald inert gas argon Ar in vacuümomgeving, met behulp van glimontladingstechnologie om argon in ionische toestand te ioniseren, het argon-ion versnelt en bombardeert de kathode onder invloed van een elektrisch veld, zodat het doelwit bij de kathode wordt gesputterd en afgezet op het oppervlak van het werkstuk om een ​​filmlaag te vormen.

3. Ionencoating (IP)

IP is een vacuümomgeving, het gebruik van verschillende gasontladingstechnologie, het doel verdampte tegelijkertijd een deel van de atoomionisatie, maar genereert ook een groot aantal hoogenergetische neutrale deeltjes, afgezet op het oppervlak van het werkstuk om een filmlaag.

PVD-coatingprocescategorie:

Volgens het verschil in fysiek mechanisme tijdens depositie, wordt fysieke dampafzetting over het algemeen verdeeld in vacuümverdampingscoatingtechnologie, vacuümsputtercoating, ionencoating en moleculaire bundelepitaxie. In de afgelopen jaren is de ontwikkeling van dunnefilmtechnologie en dunnefilmmaterialen snel gevorderd met opmerkelijke prestaties, en op basis van de originele, ion-beam verbeterde depositietechnologie, EDM-depositietechnologie, elektronenstraal fysieke dampdepositietechnologie en meerlagige jetafzettingstechnologie is de een na de ander ontstaan.

1. Ionenbundel verbeterde depositietechnologie (IBED)

Ionenbundelversterkte depositie is een nieuwe technologie voor oppervlaktemodificatie van materialen die ioneninjectie en dunnefilmafzetting integreert. Het omvat een bombardement dat vermengd wordt met ionenbundels van bepaalde energie, terwijl de coating opdampt om monolithische of samengestelde filmlagen te vormen. Naast het behoud van de voordelen van ionenimplantatie, maakt het de continue groei van lagen van willekeurige dikte mogelijk bij lage bombardementsenergie en de synthese van samengestelde lagen met ideale chemische verhoudingen (inclusief nieuwe lagen die niet kunnen worden verkregen bij kamertemperatuur en druk) bij kamertemperatuur temperatuur of bijna kamertemperatuur. Deze technologie heeft de voordelen van lage procestemperatuur (<200°C), sterke hechting op alle substraten, hoge temperatuur fase, sub-temperatuur fase en amorfe legering bij kamertemperatuur, gemakkelijke controle van de chemische samenstelling en gemakkelijke controle van de groei werkwijze. Het grootste nadeel is dat de ionenbundel direct emitteert, dus het is moeilijk om oppervlakken met complexe vormen te behandelen.

2. Elektrische vonkafzettingstechnologie (ESD)

De EDM-technologie is om de hoogenergetische elektrische energie die is opgeslagen in de voeding tussen de metalen elektrode (anode) en het metalen basismateriaal (kathode) onmiddellijk met hoge frequentie vrij te geven, door de ionisatie van de lucht tussen het elektrodemateriaal en het basismateriaal , waardoor een kanaal wordt gevormd om onmiddellijk micro-zones bij hoge temperatuur en hoge druk op het oppervlak van het basismateriaal te produceren. Tegelijkertijd wordt het geïoniseerde elektrodemateriaal gesmolten en geïnfiltreerd in het basismateriaal onder invloed van een micro-elektrisch veld, waardoor een metallurgische binding wordt gevormd. Het EDM-proces is een proces tussen lassen en sputteren of elementinfiltratie, de met EDM-technologie behandelde metaalafzettingslaag heeft een hoge hardheid en goede weerstand tegen hoge temperaturen, corrosie en slijtage, en de apparatuur is eenvoudig en veelzijdig, de binding tussen de afzettingslaag en het substraat is erg sterk en valt over het algemeen niet af, het werkstuk zal na behandeling niet worden uitgegloeid of vervormd, de dikte van de afzettingslaag is gemakkelijk te regelen en de bedieningsmethode is gemakkelijk te beheersen. Het grootste nadeel is het gebrek aan theoretische ondersteuning en de operatie is nog niet gemechaniseerd en geautomatiseerd.

3. Elektronenstraaltechnologie voor fysieke dampafzetting (EB-PVD)

Elektronenstraaltechnologie voor fysieke dampafzetting is een techniek die een elektronenstraal met hoge energiedichtheid gebruikt om het verdampte materiaal, dat bij een lagere temperatuur op het oppervlak van het substraat wordt afgezet, direct te verwarmen. Deze technologie heeft de voordelen van een hoge afzettingssnelheid (10 kg/u ~ 15 kg/u verdampingssnelheid), dichte coating, gemakkelijke en nauwkeurige controle van de chemische samenstelling, kolomvormige kristalorganisatie, geen vervuiling en hoge thermische efficiëntie. De nadelen van deze technologie zijn dure apparatuur en hoge verwerkingskosten. Inmiddels is deze technologie in verschillende landen een hotspot voor onderzoek geworden.

4. Meerlaagse spraydepositietechnologie (MLSD)

Vergeleken met de traditionele jetafzettingstechnologie is een belangrijk kenmerk van meerlaagse jetafzetting dat de beweging van het ontvangersysteem en het smeltkroessysteem kan worden aangepast, zodat het depositieproces uniform is en het traject niet wordt herhaald, waardoor een vlak afgezet oppervlak wordt verkregen. De belangrijkste kenmerken zijn: de afkoelsnelheid tijdens depositie is hoger dan die van conventionele jetafzetting en het koeleffect is beter; grote werkstukken kunnen worden bewerkt zonder enige invloed op de afkoelsnelheid; het proces is eenvoudig en gemakkelijk om werkstukken voor te bereiden met een hoge maatnauwkeurigheid en een uniform oppervlak; de druppeldepositiesnelheid is hoog; de materiële microstructuur is uniform en fijn, en er is geen duidelijke grensvlakreactie, en de materiaaleigenschappen zijn beter. De technologie bevindt zich echter nog in het stadium van onderzoek, ontwikkeling en perfectie, dus de regelmatigheidsstudie van het traject van zijn afzetting naar het oppervlak van het werkstuk ontbreekt nog steeds aan theoretische basis.

PVD-coating Toepasselijke materialen:

Naast natuurlijke materialen zijn materialen die geschikt zijn voor vacuümplating: metalen, harde en zachte materialen (ABS, ABS+PC, PC, etc.), composietmaterialen, keramiek, glas, etc.

De meest gebruikte oppervlaktebehandeling voor vacuümplateren is aluminium, gevolgd door zilver en koper.

Vergelijking van veelgebruikte dampafzettingsprocessen:

Types	Principe	Kenmerken	Toepassingsgebied
Vacuümverdampingscoating	Verdamping sublimatie	Gladde, mooie coating en hoge oppervlaktekwaliteit	Hittebestendige materialen
Sputtercoating	Radiofrequentie sputteren	RF-bron, hoge precisie, stijve film	Metallische/niet-metalen, geleidende/niet-geleidende films
Sputtercoating	Magnetron sputteren	Hoge snelheid en lage temperatuur, hoge precisie, hoge zuiverheid en hoge dichtheid;	Metaal/geleidende film
Ionen coating	Verdamping / Sputteren	Het doel blijft stevig en kan onder meerdere hoeken worden geplaatst en afzonderlijk worden bestuurd om de efficiëntie en consistentie van de laagdikte te verbeteren, met een breed scala aan doelen, hoge dichtheid en hoge hechting	Dunne films van metalen/verbindingen/keramiek/halfgeleiders/supergeleiders, enz.

Ontdek de geavanceerde PVD-coatingtechnologie bij BaiQue

Wilt u de prestaties en esthetiek van uw product verbeteren met de allernieuwste PVD-coating? Bij BaiQue Accessories zijn we trots op onze volledig geïntegreerde productielijn voor PVD-galvanisatie, die zorgvuldig in eigen huis is ontwikkeld en beheerd. Hierdoor kunnen we ongeëvenaarde kwaliteitscontrole en maatwerk bieden in elke stap van het coatingproces. Van ingewikkelde sieraden tot robuuste motoronderdelen, onze ultramoderne faciliteiten zijn uitgerust om met precisie en uitmuntendheid aan uiteenlopende eisen te voldoen. Neem contact met ons op en ontdek hoe onze end-to-end PVD-coatingoplossingen uw producten kunnen transformeren. Ervaar vandaag nog het BaiQue-verschil.