O que é Revestimento PVD?

O que é um revestimento PVD?

A Deposição Física de Vapor (PVD), também conhecida como Vacuum Plating, surgiu na década de 1970 e produzia filmes finos com alta dureza, baixo coeficiente de atrito, boa resistência ao desgaste e estabilidade química. A aplicação inicial bem-sucedida no campo de ferramentas HSS atraiu muita atenção das indústrias de manufatura em todo o mundo, e as pessoas estão desenvolvendo equipamentos de revestimento de alto desempenho e alta confiabilidade, ao mesmo tempo em que realizam pesquisas mais aprofundadas sobre aplicações de revestimento em ferramentas de metal duro e cerâmica.

Atualmente, a deposição física de vapor é o tipo de processo de tratamento externo mais sofisticado e de última geração disponível.

Qual é o princípio básico do revestimento PVD?

A deposição de vapor físico é um método de crescimento de reação de fase de vapor físico. O processo de deposição é realizado sob vácuo ou condições de descarga de gás de baixa pressão, ou seja, em um corpo isotrópico de baixa temperatura. A fonte de material do revestimento é um material sólido que é evaporado ou pulverizado para produzir um novo revestimento de um material na superfície do substrato com propriedades completamente diferentes do substrato.

Existem três estágios principais: evaporação ou pulverização catódica do material de revestimento, extração do material e deposição do material evaporado ou pulverizado para formar o revestimento.

O princípio da deposição química de vapor é semelhante ao seu princípio, e a principal diferença está na solução, que é a tecnologia de construção pelo método químico.

Características dos produtos de revestimento PVD:

• A superfície do produto é brilhante e nobre, e pode ser revestida com cores ricas.
• Comparado com o revestimento de água, a camada de filme PVD tem maior força de ligação, alta dureza, resistência ao atrito, resistência à corrosão e desempenho mais estável.
• Nenhuma substância tóxica ou poluente é produzida durante o processo de produção, o que é amigável ao meio ambiente
• Com duas características de baixa temperatura e alta energia, pode formar um filme em praticamente qualquer substrato.
• Quando o equipamento usado é geralmente mais caro, além do processo ser mais complexo e mais caro, a superfície da peça deve ser mantida seca e lisa, caso contrário o efeito do tratamento será afetado
• É a tecnologia de tratamento de superfície metálica mais comum.

Características do próprio revestimento PVD:

• A necessidade de usar uma substância sólida ou fundida como material de origem para o processo de deposição.
• O material de origem é submetido a processos físicos para entrar na fase gasosa
• Requer um ambiente de pressão de gás relativamente baixa.
• Não ocorrem reações químicas na fase gasosa e na superfície do substrato.

Vantagens do revestimento PVD:

1. Baixas temperaturas de deposição, geralmente abaixo de 600°C, que têm pouco efeito sobre a resistência à flexão do material da ferramenta.
2. O estado de tensão dentro do revestimento é de compressão, que é mais adequado para o revestimento de metal duro de precisão e ferramentas complexas.
3. Sem poluição para o meio ambiente, em linha com a atual tendência de desenvolvimento de processos verdes e fabricação verde.
4. Com o surgimento do nano-revestimento, a qualidade das ferramentas revestidas é significativamente melhorada, não apenas com as vantagens de alta resistência de união, alta dureza e boa resistência à oxidação, mas também controla efetivamente a forma e a precisão das bordas das ferramentas de precisão.

Desvantagens do revestimento PVD:

1. Complexidade do equipamento de revestimento, alta exigência de processo e longo tempo de revestimento, o que faz com que o custo das ferramentas aumente.
2. Produção de ferramentas com menor resistência ao impacto, dureza e uniformidade e menor vida útil do que ferramentas produzidas tecnicamente.
3. Geometria única do produto revestido, o que limita o campo de uso.
4. Suscetibilidade a tensões internas e microfissuras, devido às diferentes taxas de retração do revestimento e do substrato durante o resfriamento.

Categoria de Tecnologia de Revestimento PVD:

Atualmente, existem muitas classificações complicadas na indústria de tecnologia PVD e não há um padrão de classificação uniforme. A classificação de que estamos falando hoje é baseada nas diferentes formas de ionização do material alvo (o material a ser tratado). Inclui principalmente revestimento de evaporação a vácuo, revestimento de pulverização e revestimento de íons.

1. Deposição de Vapor a Vácuo (PVD)

O PVD é muitas vezes referido como deposição de vapor ou deposição de evaporação, que é o processo de aquecimento do material alvo sob vácuo para fazê-lo vaporizar e sublimar em átomos ou moléculas, que são depositados na superfície da peça de trabalho para formar um filme fino. A deposição de vapor a vácuo também é o processo PVD mais antigo, então muitas pessoas o considerarão o representante de todo o processo PVD, então preste atenção à distinção.

2. Revestimento Sputter (MSD)

MSD é preenchido com certo gás inerte argônio Ar em ambiente de vácuo, usando tecnologia de descarga de brilho para ionizar argônio em estado iônico, o íon argônio acelera e bombardeia o cátodo sob a ação do campo elétrico, de modo que o alvo no cátodo é pulverizado e depositado na superfície da peça de trabalho para formar uma camada de filme.

3. Revestimento de Íons (IP)

IP é um ambiente de vácuo, o uso de várias tecnologias de descarga de gás, o alvo evaporado parte da ionização do átomo ao mesmo tempo, mas também gera um grande número de partículas neutras de alta energia, depositadas na superfície da peça de trabalho para formar um camada de filme.

Categoria de Processo de Revestimento PVD:

De acordo com a diferença do mecanismo físico durante a deposição, a deposição física de vapor é geralmente dividida em tecnologia de revestimento por evaporação a vácuo, revestimento por pulverização a vácuo, revestimento de íons e epitaxia de feixe molecular. Nos últimos anos, o desenvolvimento da tecnologia de filme fino e materiais de filme fino progrediu rapidamente com realizações notáveis, e com base na tecnologia de deposição aprimorada por feixe de íons, tecnologia de deposição EDM, tecnologia de deposição de vapor físico por feixe de elétrons e tecnologia de deposição de jato multicamadas surgiram uma após a outra.

1. Tecnologia de deposição aprimorada por feixe de íons (IBED)

A deposição aprimorada por feixe de íons é uma nova tecnologia para modificação de superfície de materiais que integra injeção de íons e deposição de filme fino. Envolve a mistura de bombardeio com feixes de íons de certa energia enquanto o vapor deposita o revestimento para formar camadas de filmes monolíticos ou compostos. Além de manter as vantagens da implantação iônica, permite o crescimento contínuo de camadas de espessura arbitrária com baixa energia de bombardeio e a síntese de camadas compostas com proporções químicas ideais (incluindo novas camadas que não podem ser obtidas à temperatura e pressão ambiente) à temperatura ambiente. temperatura ou próximo da temperatura ambiente. Esta tecnologia tem as vantagens de baixa temperatura de processo (<200°C), forte ligação a todos os substratos, fase de alta temperatura, fase de subtemperatura e liga amorfa à temperatura ambiente, fácil controle da composição química e controle conveniente do crescimento processo. A principal desvantagem é que o feixe de íons é de emissão direta, por isso é difícil tratar superfícies com formas complexas.

2. Tecnologia de deposição de faísca elétrica (ESD)

A tecnologia EDM é liberar a energia elétrica de alta energia armazenada na fonte de alimentação entre o eletrodo metálico (ânodo) e o material metálico base (cátodo) instantaneamente em alta frequência, através da ionização do ar entre o material eletrodo e o material base , formando um canal para produzir microzona instantânea de alta temperatura e alta pressão na superfície do material de base. Ao mesmo tempo, o material do eletrodo ionizado é fundido e infiltrado no material base sob a ação do micro campo elétrico, formando uma ligação metalúrgica. O processo EDM é um processo entre soldagem e sputtering ou infiltração de elementos, a camada de deposição metálica tratada pela tecnologia EDM possui alta dureza e boa resistência a alta temperatura, corrosão e abrasão, e o equipamento é simples e versátil, a ligação entre a camada de deposição e o substrato é muito forte e geralmente não cai, a peça de trabalho não será recozida ou deformada após o tratamento, a espessura da camada de deposição é fácil de controlar e o método de operação é fácil de dominar. A principal desvantagem é a falta de embasamento teórico, e a operação ainda não foi mecanizada e automatizada.

3. Tecnologia de deposição de vapor físico por feixe de elétrons (EB-PVD)

A tecnologia de deposição de vapor físico por feixe de elétrons é uma técnica que utiliza um feixe de elétrons de alta densidade de energia para aquecer diretamente o material evaporado, que é depositado na superfície do substrato a uma temperatura mais baixa. Esta tecnologia tem as vantagens de alta taxa de deposição (10kg/h~15kg/h taxa de evaporação), revestimento denso, controle fácil e preciso da composição química, organização de cristal colunar, sem poluição e alta eficiência térmica. As desvantagens desta tecnologia são equipamentos caros e altos custos de processamento. Atualmente, esta tecnologia tornou-se um hot spot para pesquisas em vários países.

4. Tecnologia de deposição de spray multicamada (MLSD)

Em comparação com a tecnologia tradicional de deposição a jato, uma característica importante da deposição a jato multicamada é que o movimento do sistema receptor e do sistema de cadinho pode ser ajustado para que o processo de deposição seja uniforme e a trajetória não se repita, obtendo assim uma superfície plana depositada. As principais características são: a taxa de resfriamento durante a deposição é maior do que a deposição a jato convencional, e o efeito de resfriamento é melhor; peças de tamanho grande podem ser preparadas sem qualquer influência na taxa de resfriamento; o processo é simples e fácil de preparar peças com alta precisão dimensional e superfície uniforme; a taxa de deposição de gotículas é alta; a microestrutura do material é uniforme e fina, e não há reação interfacial óbvia, e as propriedades do material são melhores. No entanto, a tecnologia ainda está em fase de pesquisa, desenvolvimento e aperfeiçoamento, de modo que o estudo da regularidade da trajetória de sua deposição até a superfície da peça ainda carece de embasamento teórico.

Revestimento PVD Materiais aplicáveis:

Além dos materiais naturais, os materiais adequados para o revestimento a vácuo incluem: metais, materiais duros e macios (ABS, ABS+PC, PC, etc.), materiais compostos, cerâmica, vidro, etc.

O tratamento de superfície de revestimento a vácuo mais comumente usado é o alumínio, seguido pela prata e cobre.

Comparação de processos de deposição de vapor comumente usados:

Tipos	Princípio	Funcionalidades	Âmbito de aplicação
Revestimento de evaporação a vácuo	Sublimação por evaporação	Revestimento liso e bonito e alta qualidade de superfície	Materiais resistentes a altas temperaturas
Revestimento Sputter	Sputtering de radiofrequência	Fonte de RF, alta precisão, filme rígido	Filmes metálicos/não metálicos, condutores/não condutores
Revestimento Sputter	Sputtering de magnetron	Alta velocidade e baixa temperatura, alta precisão, alta pureza e alta densidade	Metal/filme condutor
Revestimento de Íons	Evaporação / Sputtering	O alvo permanece sólido e pode ser colocado em vários ângulos e controlado individualmente para melhorar a eficiência e a consistência da espessura do filme, com uma ampla gama de alvos, alta densidade e alta adesão	Filmes finos de metais/compostos/cerâmicas/semicondutores/supercondutores, etc.

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