Co to jest powłoka PVD?

Co to jest powłoka PVD?

Fizyczne osadzanie z fazy gazowej (PVD), znane również jako powlekanie próżniowe, pojawiło się w latach 1970. XX wieku i wytworzyło cienkie folie o wysokiej twardości, niskim współczynniku tarcia, dobrej odporności na zużycie i stabilności chemicznej. Początkowe udane zastosowanie w dziedzinie narzędzi HSS przyciągnęło wiele uwagi ze strony przemysłu wytwórczego na całym świecie, a ludzie opracowują wysokowydajne i niezawodne urządzenia do powlekania, prowadząc jednocześnie bardziej szczegółowe badania dotyczące zastosowań powłok w narzędzia węglikowe i ceramiczne.

Na dzień dzisiejszy fizyczne osadzanie z fazy gazowej jest najbardziej wyrafinowanym i najwyższej klasy dostępnym rodzajem obróbki zewnętrznej.

Jaka jest podstawowa zasada powlekania PVD?

Fizyczne osadzanie z fazy gazowej to fizyczna metoda wzrostu reakcji w fazie gazowej. Proces osadzania prowadzony jest w warunkach próżni lub wyładowania gazowego pod niskim ciśnieniem, tj. w niskotemperaturowym korpusie izotropowym. Źródłem materiału powłoki jest materiał stały, który jest odparowywany lub napylany katodowo w celu wytworzenia nowej powłoki z materiału na powierzchni podłoża o zupełnie innych właściwościach niż podłoże.

Istnieją trzy główne etapy: odparowanie lub rozpylanie materiału powłokowego, ekstrakcja materiału i osadzanie odparowanego lub napylonego materiału w celu utworzenia powłoki.

Zasada chemicznego osadzania par jest podobna do jej zasady, a główna różnica polega na rozwiązaniu, czyli technologii budowy metodą chemiczną.

Cechy produktów do powlekania PVD:

• Powierzchnia produktu jest jasna i szlachetna, może być pokryta bogatymi kolorami.
• W porównaniu z powłoką wodną warstwa folii PVD ma większą siłę wiązania, wysoką twardość, odporność na tarcie, odporność na korozję i bardziej stabilną pracę.
• W procesie produkcji nie powstają żadne substancje toksyczne ani zanieczyszczające, co jest przyjazne dla środowiska
• Dzięki dwóm cechom niskiej temperatury i wysokiej energii może tworzyć film na prawie każdym podłożu.
• Gdy używany sprzęt jest zwykle droższy, a proces jest bardziej złożony i droższy, powierzchnia obrabianego przedmiotu musi być sucha i gładka, w przeciwnym razie będzie to miało wpływ na efekt obróbki
• Jest najpowszechniejszą technologią obróbki powierzchni metalowych.

Cechy samej powłoki PVD:

• Konieczność użycia substancji stałej lub stopionej jako materiału źródłowego w procesie osadzania.
• Materiał źródłowy poddawany jest procesom fizycznym, aby przejść do fazy gazowej
• Wymaga środowiska o stosunkowo niskim ciśnieniu gazu.
• W fazie gazowej i na powierzchni podłoża nie zachodzą żadne reakcje chemiczne.

Zalety powłoki PVD:

1. Niskie temperatury osadzania, zwykle poniżej 600°C, które mają niewielki wpływ na wytrzymałość materiału narzędzia na zginanie.
2. Stan naprężenia wewnątrz powłoki to naprężenie ściskające, które jest bardziej odpowiednie do powlekania precyzyjnych i złożonych narzędzi z węglika.
3. Brak zanieczyszczenia środowiska, zgodnie z aktualnym trendem rozwoju zielonych procesów i zielonej produkcji.
4. Wraz z pojawieniem się nanopowłok, jakość powlekanych narzędzi ulega znacznej poprawie, nie tylko dzięki zaletom wysokiej siły wiązania, wysokiej twardości i dobrej odporności na utlenianie, ale także efektywnej kontroli kształtu i precyzji precyzyjnych krawędzi narzędzi.

Wady powłoki PVD:

1. Złożoność urządzeń do powlekania, wysokie wymagania procesowe i długi czas powlekania, co powoduje wzrost kosztów narzędzi.
2. Produkcja narzędzi o gorszej udarności, twardości i równomierności oraz krótszej żywotności niż narzędzia produkowane technicznie.
3. Pojedyncza geometria powlekanego produktu, która ogranicza pole zastosowania.
4. Podatność na naprężenia wewnętrzne i mikropęknięcia, ze względu na różny skurcz powłoki i podłoża podczas chłodzenia.

Kategoria technologii powlekania PVD:

Obecnie w branży technologii PVD istnieje wiele skomplikowanych klasyfikacji i nie ma jednolitego standardu klasyfikacji. Klasyfikacja, o której dzisiaj mówimy, opiera się na różnych sposobach jonizacji materiału docelowego (materiału poddawanego obróbce). Obejmuje głównie powlekanie próżniowe, powlekanie napylające i powlekanie jonowe.

1. Osadzanie próżniowe (PVD)

PVD jest często określane jako osadzanie z fazy gazowej lub osadzanie przez odparowanie, które jest procesem ogrzewania materiału docelowego pod próżnią, aby odparował i sublimował w atomy lub cząsteczki, które są osadzane na powierzchni przedmiotu obrabianego, tworząc cienką warstwę. Osadzanie próżniowe z fazy gazowej jest również najwcześniejszym procesem PVD, więc wiele osób uzna go za przedstawiciela całego procesu PVD, więc zwróć uwagę na rozróżnienie.

2. Powłoka rozpylająca (MSD)

MSD jest wypełniony pewnym gazem obojętnym argonem Ar w środowisku próżniowym, wykorzystując technologię wyładowania jarzeniowego do jonizacji argonu w stan jonowy, jon argonu przyspiesza i bombarduje katodę pod działaniem pola elektrycznego, tak że cel na katodzie jest rozpylany i osadzone na powierzchni przedmiotu obrabianego w celu utworzenia warstwy folii.

3. Powłoka jonowa (IP)

IP to środowisko próżniowe, zastosowanie różnych technologii wyładowań gazowych, cel odparowywał część jonizacji atomowej w tym samym czasie, ale także generuje dużą liczbę neutralnych cząstek o wysokiej energii, osadzanych na powierzchni przedmiotu obrabianego, tworząc warstwa folii.

Kategoria procesu powlekania PVD:

Zgodnie z różnicą mechanizmu fizycznego podczas osadzania, fizyczne osadzanie z fazy gazowej jest ogólnie podzielone na technologię powlekania przez odparowanie próżniowe, powlekanie napylaniem próżniowym, powlekanie jonowe i epitaksję z wiązek molekularnych. W ostatnich latach rozwój technologii cienkowarstwowej i materiałów cienkowarstwowych postępuje szybko dzięki niezwykłym osiągnięciom, a także w oparciu o oryginalną technologię osadzania wzmocnioną wiązką jonową, technologię osadzania EDM, technologię osadzania wiązką elektronów z fazy fizycznej i technologia wielowarstwowego osadzania strumieniowego pojawiała się jedna po drugiej.

1. Technologia osadzania wzmocniona wiązką jonów (IBED)

Wzmocnione osadzanie wiązką jonów to nowa technologia modyfikacji powierzchni materiałów, która łączy wtryskiwanie jonów i osadzanie cienkowarstwowe. Polega ona na mieszaniu bombardowania z wiązkami jonów o określonej energii, podczas naparowywania powłoki w celu utworzenia monolitycznych lub złożonych warstw folii. Oprócz zachowania zalet implantacji jonów pozwala na ciągły wzrost warstw o ​​dowolnej grubości przy niskiej energii bombardowania oraz syntezę warstw złożonych o idealnych proporcjach chemicznych (w tym nowych warstw, których nie można uzyskać w temperaturze i ciśnieniu pokojowym) w temperaturze pokojowej temperatura lub zbliżona do temperatury pokojowej. Technologia ta ma zalety niskiej temperatury procesu (<200 ° C), silnego wiązania do wszystkich podłoży, fazy wysokotemperaturowej, fazy podtemperaturowej i stopu amorficznego w temperaturze pokojowej, łatwej kontroli składu chemicznego i wygodnej kontroli wzrostu proces. Główną wadą jest to, że wiązka jonów emituje bezpośrednio, więc trudno jest obrabiać powierzchnie o skomplikowanych kształtach.

2. Technologia osadzania iskrą elektryczną (ESD)

Technologia EDM ma na celu natychmiastowe uwolnienie wysokiej częstotliwości energii elektrycznej zmagazynowanej w zasilaczu między metalową elektrodą (anodą) a metalowym materiałem bazowym (katodą) z wysoką częstotliwością, poprzez jonizację powietrza między materiałem elektrody a materiałem podstawowym , tworząc kanał do wytwarzania chwilowo wysokiej temperatury i mikrostrefy wysokiego ciśnienia na powierzchni materiału podstawowego. W tym samym czasie zjonizowany materiał elektrody topi się i infiltruje w materiał bazowy pod działaniem mikropola elektrycznego, tworząc wiązanie metalurgiczne. Proces EDM to proces między spawaniem a rozpylaniem lub infiltracją elementu, warstwa osadzania metalu poddana obróbce technologią EDM ma wysoką twardość i dobrą odporność na wysoką temperaturę, korozję i ścieranie, a sprzęt jest prosty i wszechstronny, wiązanie między warstwą osadzania a podłoże jest bardzo mocne i na ogół nie odpada, przedmiot obrabiany nie zostanie wyżarzony ani zdeformowany po obróbce, grubość warstwy osadzania jest łatwa do kontrolowania, a metoda działania jest łatwa do opanowania. Główną wadą jest brak wsparcia teoretycznego, a operacja nie została jeszcze zmechanizowana i zautomatyzowana.

3. Technologia fizycznego osadzania z fazy gazowej wiązką elektronów (EB-PVD)

Technologia fizycznego osadzania z fazy gazowej wiązką elektronów to technika wykorzystująca wiązkę elektronów o wysokiej gęstości energii do bezpośredniego ogrzewania odparowanego materiału, który osadza się na powierzchni podłoża w niższej temperaturze. Technologia ta ma zalety wysokiej szybkości osadzania (szybkość parowania 10 kg / h ~ 15 kg / h), gęstej powłoki, łatwej i precyzyjnej kontroli składu chemicznego, kolumnowej organizacji kryształów, braku zanieczyszczeń i wysokiej wydajności cieplnej. Wadami tej technologii są drogi sprzęt i wysokie koszty przetwarzania. Obecnie technologia ta stała się gorącym punktem badań w różnych krajach.

4. Technologia wielowarstwowego osadzania natryskowego (MLSD)

W porównaniu z tradycyjną technologią osadzania strumieniowego, ważną cechą wielowarstwowego osadzania strumieniowego jest to, że ruch układu odbierającego i układu tygla można regulować tak, aby proces osadzania był jednolity, a trajektoria nie powtarzała się, uzyskując w ten sposób płaską osadzoną powierzchnię. Główne cechy to: szybkość chłodzenia podczas osadzania jest wyższa niż w przypadku konwencjonalnego osadzania strumieniowego, a efekt chłodzenia jest lepszy; możliwość przygotowania detali wielkogabarytowych bez wpływu na szybkość chłodzenia; proces jest prosty i łatwy w przygotowaniu detali o wysokiej dokładności wymiarowej i jednolitej powierzchni; szybkość osadzania kropel jest wysoka; mikrostruktura materiału jest jednolita i drobna i nie ma oczywistej reakcji międzyfazowej, a właściwości materiału są lepsze. Technologia jest jednak wciąż na etapie badań, rozwoju i doskonalenia, więc badanie prawidłowości trajektorii jej nanoszenia na powierzchnię przedmiotu wciąż nie ma podstaw teoretycznych.

Powłoka PVD Stosowane materiały:

Oprócz materiałów naturalnych materiałami nadającymi się do platerowania próżniowego są: metale, materiały twarde i miękkie (ABS, ABS+PC, PC itp.), materiały kompozytowe, ceramika, szkło itp.

Najczęściej stosowaną obróbką próżniową jest aluminium, następnie srebro i miedź.

Porównanie powszechnie stosowanych procesów osadzania par:

rodzaje	Zasada	Korzyści	Szereg zastosowań
Powłoka z odparowaniem próżniowym	Sublimacja parowania	Gładka, piękna powłoka i wysoka jakość powierzchni	Materiały odporne na wysokie temperatury
Powłoka napylana	Rozpylanie częstotliwości radiowych	Źródło RF, wysoka precyzja, sztywna folia	Folie metaliczne/niemetaliczne, przewodzące/nieprzewodzące
Powłoka napylana	Rozpylanie magnetronowe	Wysoka prędkość i niska temperatura, wysoka precyzja, wysoka czystość i wysoka gęstość	Folia metalowa/przewodząca
Powłoka jonowa	Parowanie/rozpylanie	Cel pozostaje stały i może być umieszczony pod wieloma kątami i kontrolowany indywidualnie w celu poprawy wydajności i spójności grubości filmu, z szerokim zakresem celów, wysoką gęstością i wysoką adhezją	Cienkie warstwy metali/związków/ceramiki/półprzewodników/nadprzewodników itp.

Odkryj zaawansowaną technologię powlekania PVD w BaiQue

Chcesz podnieść wydajność i estetykę swojego produktu dzięki najnowocześniejszej powłoce PVD? W BaiQue Accessories jesteśmy dumni z naszej w pełni zintegrowanej linii produkcyjnej do galwanizacji PVD, skrupulatnie opracowanej i zarządzanej wewnętrznie. Dzięki temu możemy zaoferować niezrównaną kontrolę jakości i dostosowywanie na każdym etapie procesu powlekania. Od skomplikowanych elementów biżuterii po solidne części silnika – nasze najnowocześniejsze zakłady są wyposażone tak, aby sprostać różnorodnym wymaganiom z precyzją i doskonałością. Połącz się z nami, aby dowiedzieć się, w jaki sposób nasze kompleksowe rozwiązania w zakresie powlekania PVD mogą przekształcić Twoje produkty. Poczuj różnicę BaiQue już dziś.