Vad är PVD-beläggning?

Vad är en PVD-beläggning?

Physical Vapor Deposition (PVD), även känd som Vacuum Plating, uppstod på 1970-talet och producerade tunna filmer med hög hårdhet, låg friktionskoefficient, god slitstyrka och kemisk stabilitet. Den initiala framgångsrika applikationen inom området HSS-verktyg har väckt stor uppmärksamhet från tillverkningsindustrier över hela världen, och människor utvecklar högpresterande och tillförlitlig beläggningsutrustning, samtidigt som de bedriver mer djupgående forskning om beläggningstillämpningar i hårdmetall och keramiska verktyg.

Från och med idag är fysisk ångavsättning den mest sofistikerade och avancerade typen av exteriörbehandlingsprocess som finns.

Vad är grundprincipen för PVD-beläggning?

Fysisk ångdeposition är en fysisk ångfasreaktionstillväxtmetod. Deponeringsprocessen utförs under vakuum eller lågtrycksgasutsläppsförhållanden, dvs i en isotropisk kropp med låg temperatur. Materialkällan för beläggningen är ett fast material som förångas eller förstoftas för att producera en ny beläggning av ett material på ytan av substratet med helt andra egenskaper än substratet.

Det finns tre huvudsteg: förångning eller förstoftning av beläggningsmaterialet, materialextraktionen och avsättningen av det förångade eller förstoftade materialet för att bilda beläggningen.

Principen för kemisk ångavsättning liknar dess princip, och den största skillnaden ligger i lösningen, som är tekniken för konstruktion med kemisk metod.

Funktioner hos PVD-beläggningsprodukter:

• Ytan på produkten är ljus och ädel och kan pläteras med rika färger.
• Jämfört med vattenplätering har PVD-filmskiktet större bindningskraft, hög hårdhet, friktionsbeständighet, korrosionsbeständighet och mer stabil prestanda.
• Inga giftiga eller förorenande ämnen produceras under produktionsprocessen, vilket är miljövänligt
• Med två egenskaper, låg temperatur och hög energi, kan den bilda en film på nästan vilket underlag som helst.
• När utrustningen som används är vanligtvis dyrare, plus att processen är mer komplex och dyrare måste arbetsstyckets yta hållas torr och slät, annars kommer behandlingseffekten att påverkas
• Är den vanligaste metallytbehandlingstekniken.

Egenskaper för själva PVD-beläggningen:

• Behovet av att använda ett fast eller smält ämne som källmaterial för deponeringsprocessen.
• Källmaterialet utsätts för fysiska processer för att gå in i gasfasen
• Kräver en miljö med relativt lågt gastryck.
• Inga kemiska reaktioner sker i gasfasen och på substratytan.

PVD-beläggningsfördelar:

1. Låga avsättningstemperaturer, vanligtvis under 600°C, som har liten effekt på verktygsmaterialets böjhållfasthet.
2. Spänningstillståndet inuti beläggningen är tryckspänning, vilket är mer lämpligt för beläggning av hårdmetallprecision och komplexa verktyg.
3. Ingen förorening av miljön, i linje med den nuvarande utvecklingstrenden av gröna processer och grön tillverkning.
4. Med uppkomsten av nanobeläggning förbättras kvaliteten på belagda verktyg avsevärt, inte bara med fördelarna med hög bindningsstyrka, hög hårdhet och god oxidationsbeständighet, utan kontrollerar också effektivt formen och precisionen hos precisionsverktygskanter.

Nackdelar med PVD-beläggning:

1. Beläggningsutrustningens komplexitet, höga processkrav och lång beläggningstid, vilket gör att kostnaden för verktyg ökar.
2. Tillverkning av verktyg med sämre slagtålighet, hårdhet och likformighet samt kortare livslängd än tekniskt tillverkade verktyg.
3. Enkel geometri hos den belagda produkten, vilket begränsar användningsområdet.
4. Mottaglighet för inre spänningar och mikrosprickor, på grund av de olika krympningshastigheterna för beläggningen och substratet under kylning.

PVD-beläggningsteknikkategori:

För närvarande finns det många komplicerade klassificeringar inom PVD-teknikindustrin, och det finns ingen enhetlig klassificeringsstandard. Klassificeringen vi talar om idag är baserad på de olika sätten för jonisering av målmaterialet (materialet som ska behandlas). Det inkluderar huvudsakligen vakuumförångningsbeläggning, sputterbeläggning och jonbeläggning.

1. Vacuum Vapor Deposition (PVD)

PVD hänvisas ofta till som ångavsättning eller avdunstning, vilket är processen att värma målmaterialet under vakuum för att få det att förångas och sublimeras till atomer eller molekyler, som avsätts på ytan av arbetsstycket för att bilda en tunn film. Vakuumångavsättning är också den tidigaste PVD-processen, så många människor kommer att ta den som representant för hela PVD-processen, så var uppmärksam på skillnaden.

2. Sputter Coating (MSD)

MSD är fylld med viss inert gas argon Ar i vakuummiljö, med hjälp av glödurladdningsteknik för att jonisera argon till joniskt tillstånd, argonjonen accelererar och bombarderar katoden under inverkan av ett elektriskt fält, så att målet vid katoden sputteras ner och avsatt på ytan av arbetsstycket för att bilda ett filmskikt.

3. Jonbeläggning (IP)

IP är en vakuummiljö, användningen av olika gasurladdningstekniker, målet förångad del av atomjoniseringen samtidigt, men genererar också ett stort antal neutrala partiklar med hög energi, avsatta på ytan av arbetsstycket för att bilda en filmskikt.

PVD-beläggningsprocesskategori:

Beroende på skillnaden i fysisk mekanism under deponering delas fysisk ångavsättning i allmänhet in i vakuumförångningsbeläggningsteknik, vakuumförstoftningsbeläggning, jonbeläggning och molekylär strålepitaxi. Under de senaste åren har utvecklingen av tunnfilmsteknik och tunnfilmsmaterial gått snabbt framåt med anmärkningsvärda prestationer, och på grundval av den ursprungliga, jonstråleförstärkta avsättningstekniken, EDM-deponeringsteknik, elektronstrålefysisk ångavsättningsteknik och flerskikts jetdeponeringsteknik har dykt upp en efter en.

1. Jonstråleförstärkt depositionsteknik (IBED)

Jonstråleförstärkt deposition är en ny teknik för ytmodifiering av material som integrerar joninjektion och tunnfilmsavsättning. Det involverar bombardemang som blandas med jonstrålar av viss energi medan ångavsättning av beläggningen bildar monolitiska eller sammansatta filmskikt. Förutom att bibehålla fördelarna med jonimplantation tillåter det kontinuerlig tillväxt av lager med godtycklig tjocklek vid låg bombardemangsenergi och syntes av sammansatta lager med idealiska kemiska förhållanden (inklusive nya lager som inte kan erhållas vid rumstemperatur och tryck) i rummet temperatur eller nära rumstemperatur. Denna teknologi har fördelarna med låg processtemperatur (<200°C), stark bindning till alla substrat, högtemperaturfas, subtemperaturfas och amorf legering vid rumstemperatur, enkel kontroll av kemisk sammansättning och bekväm kontroll av tillväxten bearbeta. Den största nackdelen är att jonstrålen är direktemitterande, så det är svårt att behandla ytor med komplexa former.

2. Elektrisk gnistavsättningsteknik (ESD)

EDM-tekniken är att frigöra den elektriska högenergienergin som lagras i strömförsörjningen mellan metallelektroden (anod) och metallbasmaterialet (katoden) momentant vid hög frekvens, genom jonisering av luften mellan elektrodmaterialet och basmaterialet bildar en kanal för att producera en ögonblicklig mikrozon med hög temperatur och högt tryck på ytan av basmaterialet. Samtidigt smälts det joniserade elektrodmaterialet och infiltreras i basmaterialet under inverkan av mikroelektriskt fält, vilket bildar en metallurgisk bindning. EDM-processen är en process mellan svetsning och sputtering eller elementinfiltration, metallavsättningsskiktet behandlat med EDM-teknik har hög hårdhet och god motståndskraft mot hög temperatur, korrosion och nötning, och utrustningen är enkel och mångsidig, bindningen mellan deponeringsskiktet och substratet är mycket starkt och faller i allmänhet inte av, arbetsstycket kommer inte att glödgas eller deformeras efter behandling, tjockleken på avsättningsskiktet är lätt att kontrollera och arbetsmetoden är lätt att bemästra. Den största nackdelen är bristen på teoretiskt stöd, och operationen har ännu inte mekaniserats och automatiserats.

3. Elektronstrålefysisk ångavsättningsteknik (EB-PVD)

Elektronstrålefysisk ångavsättningsteknik är en teknik som använder en elektronstråle med hög energidensitet för att direkt värma det förångade materialet, som avsätts på ytan av substratet vid en lägre temperatur. Denna teknik har fördelarna med hög avsättningshastighet (10 kg/h ~ 15 kg/h förångningshastighet), tät beläggning, enkel och exakt kontroll av kemisk sammansättning, kolumnformig kristallorganisation, ingen förorening och hög termisk effektivitet. Nackdelarna med denna teknik är dyr utrustning och höga bearbetningskostnader. För närvarande har denna teknik blivit en hot spot för forskning i olika länder.

4. Multi-layer spray deposition technology (MLSD)

Jämfört med den traditionella jetavsättningstekniken är en viktig egenskap hos flerskikts jetavsättning att rörelsen hos mottagarsystemet och degelsystemet kan justeras så att deponeringsprocessen är enhetlig och banan inte upprepas, vilket ger en plan avsatt yta. Huvuddragen är: kylningshastigheten under deponering är högre än den för konventionell jetavsättning, och kyleffekten är bättre; stora arbetsstycken kan förberedas utan någon påverkan på kylningshastigheten; processen är enkel och lätt att förbereda arbetsstycken med hög dimensionell noggrannhet och enhetlig yta; droppavsättningshastigheten är hög; materialets mikrostruktur är enhetlig och fin, och det finns ingen uppenbar gränssnittsreaktion, och materialegenskaperna är bättre. Tekniken är dock fortfarande i stadiet av forskning, utveckling och perfektion, så regelbundenhetsstudien av banan för dess avsättning på arbetsstyckets yta saknar fortfarande teoretisk grund.

PVD-beläggning Tillämpliga material:

Förutom naturliga material inkluderar material som lämpar sig för vakuumplätering: metaller, hårda och mjuka material (ABS, ABS+PC, PC, etc.), kompositmaterial, keramik, glas etc.

Den mest använda vakuumplätering ytbehandlingen är aluminium, följt av silver och koppar.

Jämförelse av vanliga ångavsättningsprocesser:

Typer	Princip	Funktioner	Tillämpningsområde
Vakuumavdunstningsbeläggning	Avdunstning sublimering	Slät, vacker beläggning och hög ytkvalitet	Högtemperaturbeständiga material
Sputterbeläggning	Radiofrekvensförstoftning	RF-källa, hög precision, styv film	Metalliska/icke-metalliska, ledande/icke-ledande filmer
Sputterbeläggning	Magnetronsputtring	Hög hastighet och låg temperatur, hög precision, hög renhet och hög densitet	Metall/ledande film
Jonbeläggning	Avdunstning/förstoftning	Målet förblir solid och kan placeras i flera vinklar och kontrolleras individuellt för att förbättra effektiviteten och filmtjocklekens konsistens, med ett brett utbud av mål, hög densitet och hög vidhäftning	Tunna filmer av metaller/föreningar/keramik/halvledare/supraledare m.m.

Upptäck den avancerade PVD-beläggningstekniken på BaiQue

Intresserad av att höja din produkts prestanda och estetik med banbrytande PVD-beläggning? På BaiQue Accessories är vi stolta över vår helt integrerade PVD-galvaniseringsproduktionslinje, noggrant utvecklad och hanterad internt. Detta gör att vi kan erbjuda oöverträffad kvalitetskontroll och anpassning i varje steg av beläggningsprocessen. Från invecklade smycken till robusta motordelar, våra toppmoderna anläggningar är utrustade för att hantera olika krav med precision och excellens. Ta kontakt med oss ​​för att utforska hur våra end-to-end PVD-beläggningslösningar kan förvandla dina produkter. Upplev BaiQue-skillnaden idag.