Čo je PVD povlak?

Čo je to PVD povlak?

Fyzikálne nanášanie z plynnej fázy (PVD), tiež známe ako vákuové pokovovanie, sa objavilo v 1970. rokoch minulého storočia a vyrábalo tenké filmy s vysokou tvrdosťou, nízkym koeficientom trenia, dobrou odolnosťou proti opotrebovaniu a chemickou stabilitou. Počiatočná úspešná aplikácia v oblasti nástrojov HSS pritiahla veľkú pozornosť výrobného priemyslu na celom svete a ľudia vyvíjajú vysokovýkonné a vysoko spoľahlivé zariadenia na nanášanie povlakov a zároveň vykonávajú hlbší výskum aplikácií povlakov v tvrdokovové a keramické nástroje.

K dnešnému dňu je fyzikálne naparovanie najsofistikovanejším a najkvalitnejším typom procesu vonkajšej úpravy, ktorý je k dispozícii.

Aký je základný princíp PVD povlaku?

Fyzikálne nanášanie pár je metóda rastu fyzikálnej reakcie v plynnej fáze. Proces nanášania sa uskutočňuje za podmienok vákua alebo nízkotlakového výboja plynu, tj v nízkoteplotnom izotropnom telese. Materiálovým zdrojom povlaku je pevný materiál, ktorý sa odparuje alebo naprašuje, aby sa vytvoril nový povlak materiálu na povrchu substrátu s úplne odlišnými vlastnosťami ako má substrát.

Existujú tri hlavné fázy: odparovanie alebo naprašovanie náterového materiálu, extrakcia materiálu a nanášanie odpareného alebo naprašovaného materiálu na vytvorenie náteru.

Princíp chemického naparovania je podobný jeho princípu a hlavný rozdiel je v riešení, ktorým je technológia výstavby chemickou metódou.

Vlastnosti produktov PVD povlakov:

• Povrch výrobku je svetlý a ušľachtilý a môže byť pokrytý sýtymi farbami.
• V porovnaní s pokovovaním vodou má vrstva PVD filmu väčšiu spojovaciu silu, vysokú tvrdosť, odolnosť proti treniu, odolnosť proti korózii a stabilnejší výkon.
• Pri výrobnom procese nevznikajú žiadne toxické ani znečisťujúce látky, čo je šetrné k životnému prostrediu
• Vďaka dvom charakteristikám nízkej teploty a vysokej energie dokáže vytvoriť film na takmer akomkoľvek substráte.
• Ak je použité zariadenie zvyčajne drahšie a proces je zložitejší a drahší, povrch obrobku musí zostať suchý a hladký, inak bude ovplyvnený účinok úpravy
• Je najbežnejšou technológiou povrchovej úpravy kovov.

Vlastnosti samotného PVD povlaku:

• Potreba použiť pevnú alebo roztavenú látku ako zdrojový materiál pre proces nanášania.
• Zdrojový materiál sa podrobuje fyzikálnym procesom, aby vstúpil do plynnej fázy
• Vyžaduje prostredie s relatívne nízkym tlakom plynu.
• V plynnej fáze a na povrchu substrátu nedochádza k žiadnym chemickým reakciám.

Výhody PVD povlaku:

1. Nízke teploty nanášania, všeobecne pod 600 °C, ktoré majú malý vplyv na pevnosť v ohybe materiálu nástroja.
2. Stav napätia vo vnútri povlaku je tlakové napätie, ktoré je vhodnejšie na povlakovanie presných a zložitých nástrojov z tvrdokovu.
3. Žiadne znečistenie životného prostredia, v súlade so súčasným vývojovým trendom ekologických procesov a zelenej výroby.
4. So vznikom nano-povlakovania sa kvalita nástrojov s povlakom výrazne zlepšuje, a to nielen s výhodami vysokej pevnosti spoja, vysokej tvrdosti a dobrej odolnosti voči oxidácii, ale tiež efektívne kontroluje tvar a presnosť presných hrán nástrojov.

Nevýhody PVD povlaku:

1. Zložitosť lakovacieho zariadenia, vysoké požiadavky na proces a dlhý čas lakovania, čo zvyšuje náklady na nástroje.
2. Výroba nástrojov s horšou odolnosťou proti nárazu, tvrdosťou a rovnomernosťou a kratšou životnosťou ako technicky vyrábané nástroje.
3. Jednoduchá geometria potiahnutého produktu, ktorá obmedzuje oblasť použitia.
4. Náchylnosť na vnútorné pnutia a mikrotrhliny v dôsledku rôznych rýchlostí zmršťovania náteru a substrátu počas chladenia.

Kategória technológie povlakovania PVD:

V súčasnosti existuje v technologickom priemysle PVD veľa komplikovaných klasifikácií a neexistuje jednotný klasifikačný štandard. Klasifikácia, o ktorej dnes hovoríme, je založená na rôznych spôsoboch ionizácie cieľového materiálu (materiálu, ktorý sa má upravovať). Zahŕňa hlavne vákuové naparovanie, naprašovanie a iónové nanášanie.

1. Vákuové nanášanie pár (PVD)

PVD sa často označuje ako naparovanie alebo naparovanie, čo je proces zahrievania cieľového materiálu vo vákuu, aby sa odparil a sublimoval na atómy alebo molekuly, ktoré sa ukladajú na povrch obrobku a vytvárajú tenký film. Vákuové naparovanie je tiež najskorším procesom PVD, takže veľa ľudí ho bude považovať za predstaviteľa celého procesu PVD, takže pozor na rozlíšenie.

2. Naprašovanie (MSD)

MSD je naplnený určitým inertným plynom argónom Ar vo vákuovom prostredí pomocou technológie žeravého výboja na ionizáciu argónu do iónového stavu, argónový ión urýchľuje a bombarduje katódu pôsobením elektrického poľa, takže terč na katóde je rozprášený a nanesené na povrch obrobku za vzniku filmovej vrstvy.

3. Iónový povlak (IP)

IP je vákuové prostredie, použitie rôznych technológií výboja plynu, cieľová odparená časť atómovej ionizácie súčasne, ale aj generovanie veľkého množstva vysokoenergetických neutrálnych častíc, ktoré sa ukladajú na povrch obrobku a vytvárajú filmová vrstva.

Kategória procesu PVD povlakovania:

Podľa rozdielu fyzikálneho mechanizmu počas nanášania sa fyzikálne nanášanie pár vo všeobecnosti delí na technológiu vákuového odparovania, vákuové naprašovanie, iónové poťahovanie a epitaxiu molekulárneho lúča. V posledných rokoch vývoj tenkovrstvovej technológie a tenkovrstvových materiálov rýchlo napreduje s pozoruhodnými úspechmi a na základe pôvodnej technológie nanášania pomocou iónového lúča, technológie nanášania EDM, technológie fyzického nanášania pár elektrónovým lúčom a technológia viacvrstvového tryskového nanášania sa objavila jedna po druhej.

1. Technológia nanášania iónovým lúčom (IBED)

Nanášanie pomocou iónového lúča je nová technológia na povrchovú úpravu materiálov, ktorá integruje vstrekovanie iónov a nanášanie tenkých vrstiev. Zahŕňa bombardovanie zmiešaním s iónovými lúčmi určitej energie, zatiaľ čo sa povlak naparuje, aby sa vytvorili monolitické alebo zložené filmové vrstvy. Okrem zachovania výhod iónovej implantácie umožňuje kontinuálny rast vrstiev ľubovoľnej hrúbky pri nízkej energii bombardovania a syntézu vrstiev zlúčenín s ideálnymi chemickými pomermi (vrátane nových vrstiev, ktoré nie je možné získať pri izbovej teplote a tlaku) pri izbovej teplote. teplotu alebo blízkou izbovej teplote. Táto technológia má výhody nízkej procesnej teploty (<200°C), silnej priľnavosti ku všetkým substrátom, vysokoteplotnej fázy, fázy pod teplotou a amorfnej zliatiny pri izbovej teplote, ľahkej kontroly chemického zloženia a pohodlnej kontroly rastu proces. Hlavnou nevýhodou je, že iónový lúč je priamo emitujúci, takže je ťažké ošetriť povrchy so zložitými tvarmi.

2. Technológia elektrického nanášania iskier (ESD)

Technológia EDM má za úlohu uvoľniť vysokoenergetickú elektrickú energiu uloženú v napájacom zdroji medzi kovovou elektródou (anódou) a kovovým základným materiálom (katódou) okamžite pri vysokej frekvencii prostredníctvom ionizácie vzduchu medzi materiálom elektródy a základným materiálom. , tvoriaci kanál na vytvorenie okamžitej vysokoteplotnej a vysokotlakovej mikrozóny na povrchu základného materiálu. Súčasne sa ionizovaný materiál elektród roztaví a pôsobením mikroelektrického poľa infiltruje do základného materiálu, čím sa vytvorí metalurgická väzba. Proces EDM je proces medzi zváraním a naprašovaním alebo infiltráciou prvkov, vrstva nanášania kovu ošetrená technológiou EDM má vysokú tvrdosť a dobrú odolnosť voči vysokej teplote, korózii a oderu a zariadenie je jednoduché a všestranné, spojenie medzi vrstvou nanášania a substrát je veľmi pevný a vo všeobecnosti neopadáva, obrobok nebude po spracovaní žíhaný ani deformovaný, hrúbka nanášacej vrstvy je ľahko ovládateľná a spôsob prevádzky sa dá ľahko zvládnuť. Hlavnou nevýhodou je nedostatok teoretickej podpory a prevádzka ešte nebola mechanizovaná a automatizovaná.

3. Technológia fyzikálneho nanášania pár elektrónovým lúčom (EB-PVD)

Technológia fyzikálneho nanášania pár elektrónovým lúčom je technika, ktorá využíva elektrónový lúč s vysokou hustotou energie na priame zahrievanie odpareného materiálu, ktorý sa ukladá na povrch substrátu pri nižšej teplote. Táto technológia má výhody vysokej rýchlosti nanášania (10kg/h~15kg/h rýchlosť odparovania), hustého povlaku, ľahkej a presnej kontroly chemického zloženia, stĺpcovej organizácie kryštálov, žiadne znečistenie a vysokú tepelnú účinnosť. Nevýhodou tejto technológie sú drahé zariadenia a vysoké náklady na spracovanie. V súčasnosti sa táto technológia stala horúcim miestom pre výskum v rôznych krajinách.

4. Technológia viacvrstvového nanášania rozprašovaním (MLSD)

V porovnaní s tradičnou technológiou nanášania prúdom je dôležitou vlastnosťou viacvrstvového nanášania prúdom to, že pohyb prijímacieho systému a systému téglika je možné nastaviť tak, aby bol proces nanášania rovnomerný a trajektória sa neopakovala, čím sa získa plochý nanášaný povrch. Hlavnými znakmi sú: rýchlosť ochladzovania počas nanášania je vyššia ako rýchlosť konvenčného nanášania prúdom a chladiaci účinok je lepší; veľké obrobky je možné pripraviť bez akéhokoľvek vplyvu na rýchlosť chladenia; proces je jednoduchý a ľahko sa pripravujú obrobky s vysokou rozmerovou presnosťou a jednotným povrchom; rýchlosť ukladania kvapiek je vysoká; mikroštruktúra materiálu je rovnomerná a jemná a nedochádza k žiadnej zjavnej medzifázovej reakcii a vlastnosti materiálu sú lepšie. Technológia je však stále v štádiu výskumu, vývoja a dokonalosti, takže štúdiu zákonitosti trajektórie jej usadzovania na povrch obrobku zatiaľ chýba teoretický základ.

PVD povlak Použiteľné materiály:

Medzi materiály vhodné na vákuové pokovovanie patria okrem prírodných materiálov: kovy, tvrdé a mäkké materiály (ABS, ABS+PC, PC atď.), kompozitné materiály, keramika, sklo atď.

Najpoužívanejšou povrchovou úpravou vákuového pokovovania je hliník, nasleduje striebro a meď.

Porovnanie bežne používaných procesov naparovania:

Typy	Zásada	Vlastnosti	Rozsah pôsobnosti
Povlak na vákuové odparovanie	Sublimácia odparovaním	Hladký, krásny náter a vysoká kvalita povrchu	Materiály odolné voči vysokým teplotám
Sputter Coating	Rádiofrekvenčné rozprašovanie	RF zdroj, vysoká presnosť, pevný film	Kovové/nekovové, vodivé/nevodivé fólie
Sputter Coating	Magnetrónové naprašovanie	Vysoká rýchlosť a nízka teplota, vysoká presnosť, vysoká čistota a vysoká hustota	Kovový/vodivý film
Iónový povlak	Odparovanie/naprašovanie	Terč zostáva pevný a možno ho umiestniť pod viacerými uhlami a ovládať individuálne, aby sa zlepšila účinnosť a konzistencia hrúbky filmu, so širokou škálou terčov, vysokou hustotou a vysokou priľnavosťou	Tenké vrstvy kovov/zlúčenín/keramiky/polovodičov/supravodičov atď.

Objavte pokročilú technológiu PVD povlakovania na BaiQue

Máte záujem o zvýšenie výkonu a estetiky vášho produktu pomocou špičkového PVD povlaku? V BaiQue Accessories sme hrdí na našu plne integrovanú výrobnú linku na galvanické pokovovanie PVD, starostlivo vyvinutú a riadenú interne. To nám umožňuje ponúkať bezkonkurenčnú kontrolu kvality a prispôsobenie v každom kroku procesu lakovania. Od zložitých šperkov až po robustné časti motora, naše najmodernejšie zariadenia sú vybavené tak, aby presne a dokonale zvládli rôzne požiadavky. Spojte sa s nami a preskúmajte, ako môžu naše komplexné riešenia PVD povlakov premeniť vaše produkty. Zažite rozdiel v BaiQue ešte dnes.