Lớp phủ PVD là gì?

Lớp phủ PVD là gì?

Sự lắng đọng hơi vật lý (PVD), còn được gọi là Mạ chân không, xuất hiện vào những năm 1970 và tạo ra các màng mỏng có độ cứng cao, hệ số ma sát thấp, chống mài mòn tốt và ổn định hóa học. Ứng dụng thành công bước đầu trong lĩnh vực công cụ HSS đã thu hút rất nhiều sự quan tâm của các ngành sản xuất trên toàn thế giới, và người ta đang phát triển thiết bị phủ hiệu suất cao và độ tin cậy cao, đồng thời tiến hành nghiên cứu chuyên sâu hơn về các ứng dụng phủ trong cacbua và dụng cụ bằng gốm.

Cho đến ngày nay, lắng đọng hơi vật lý là loại quy trình xử lý ngoại thất cao cấp và phức tạp nhất hiện có.

Nguyên tắc cơ bản của lớp phủ PVD là gì?

Lắng đọng hơi vật lý là một phương pháp tăng trưởng phản ứng pha hơi vật lý. Quá trình lắng đọng được thực hiện trong điều kiện chân không hoặc phóng khí áp suất thấp, tức là trong vật thể đẳng hướng nhiệt độ thấp. Nguồn vật liệu của lớp phủ là một vật liệu rắn được bốc hơi hoặc phún xạ để tạo ra một lớp phủ vật liệu mới trên bề mặt chất nền với các đặc tính hoàn toàn khác với chất nền.

Có ba giai đoạn chính: bốc hơi hoặc phún xạ vật liệu phủ, chiết xuất vật liệu và lắng đọng vật liệu bay hơi hoặc phún xạ để tạo thành lớp phủ.

Nguyên lý lắng đọng hơi hóa chất cũng giống như nguyên lý của nó, và điểm khác biệt chính là ở dung dịch, đó là công nghệ thi công bằng phương pháp hóa học.

Tính năng của các sản phẩm phủ PVD:

• Bề mặt sản phẩm sáng và quý phái, có thể mạ nhiều màu sắc phong phú.
• So với lớp mạ nước, lớp phim PVD có lực liên kết lớn hơn, độ cứng cao, chống ma sát, chống ăn mòn và hiệu suất ổn định hơn.
• Trong quá trình sản xuất không sinh ra chất độc hại, ô nhiễm, thân thiện với môi trường
• Với hai đặc tính nhiệt độ thấp và năng lượng cao, nó có thể tạo màng trên hầu hết mọi chất nền.
• Thiết bị Whe được sử dụng thường đắt hơn, cộng với quá trình phức tạp hơn và tốn kém hơn, bề mặt của phôi phải được giữ khô và nhẵn, nếu không hiệu quả xử lý sẽ bị ảnh hưởng
• Là công nghệ xử lý bề mặt kim loại phổ biến nhất.

Các tính năng của chính lớp phủ PVD:

• Sự cần thiết phải sử dụng chất rắn hoặc chất nóng chảy làm nguyên liệu nguồn cho quá trình lắng đọng.
• Nguyên liệu nguồn phải chịu các quá trình vật lý để đi vào pha khí
• Yêu cầu môi trường áp suất khí tương đối thấp.
• Không có phản ứng hóa học nào xảy ra trong pha khí và trên bề mặt đế.

Ưu điểm của lớp phủ PVD:

1. Nhiệt độ lắng đọng thấp, thường dưới 600 ° C, ít ảnh hưởng đến độ bền uốn của vật liệu dụng cụ.
2. Trạng thái ứng suất bên trong lớp phủ là ứng suất nén, thích hợp hơn cho lớp phủ của các dụng cụ chính xác và phức tạp cacbua.
3. Không gây ô nhiễm môi trường, phù hợp với xu hướng phát triển quy trình xanh và sản xuất xanh hiện nay.
4. Với sự xuất hiện của lớp phủ nano, chất lượng của các dụng cụ được phủ được cải thiện đáng kể, không chỉ với ưu điểm độ bền liên kết cao, độ cứng cao và khả năng chống oxy hóa tốt mà còn kiểm soát hiệu quả hình dạng và độ chính xác của các cạnh dụng cụ chính xác.

Lớp phủ PVD Nhược điểm:

1. Sự phức tạp của thiết bị phủ, yêu cầu quy trình cao và thời gian phủ dài khiến giá thành dụng cụ tăng lên.
2. Sản xuất công cụ có khả năng chống va đập, độ cứng và tính đồng nhất kém hơn và tuổi thọ ngắn hơn so với công cụ được sản xuất kỹ thuật.
3. Hình dạng đơn lẻ của sản phẩm được phủ, giới hạn lĩnh vực sử dụng.
4. Tính nhạy cảm với ứng suất bên trong và vết nứt nhỏ, do tốc độ co ngót khác nhau của lớp phủ và chất nền trong quá trình làm mát.

Hạng mục công nghệ phủ PVD:

Hiện nay, có rất nhiều cách phân loại phức tạp trong ngành công nghệ PVD và không có một tiêu chuẩn phân loại thống nhất. Sự phân loại chúng ta đang nói đến ngày nay dựa trên các cách ion hóa khác nhau của vật liệu đích (vật liệu được xử lý). Nó chủ yếu bao gồm lớp phủ bay hơi chân không, lớp phủ phún xạ và lớp phủ ion.

1. Lắng đọng hơi chân không (PVD)

PVD thường được gọi là lắng đọng hơi hoặc lắng đọng bay hơi, là quá trình làm nóng vật liệu mục tiêu trong chân không để làm cho nó hóa hơi và thăng hoa thành các nguyên tử hoặc phân tử, được lắng đọng trên bề mặt của phôi để tạo thành một màng mỏng. Sự lắng đọng hơi chân không cũng là quá trình PVD sớm nhất, vì vậy nhiều người sẽ coi nó là đại diện cho toàn bộ quá trình PVD, vì vậy hãy chú ý để phân biệt.

2. Lớp phủ Sputter (MSD)

MSD được làm đầy bằng khí trơ Argon Ar nhất định trong môi trường chân không, sử dụng công nghệ phóng điện phát sáng để ion hóa argon thành trạng thái ion, ion argon tăng tốc và bắn phá catốt dưới tác dụng của điện trường, do đó mục tiêu ở catốt bị văng xuống và lắng xuống bề mặt của phôi để tạo thành một lớp phim.

3. Lớp phủ ion (IP)

IP là một môi trường chân không, việc sử dụng các công nghệ xả khí khác nhau, mục tiêu bốc hơi một phần của ion hóa nguyên tử cùng một lúc, nhưng cũng tạo ra một số lượng lớn các hạt trung tính năng lượng cao, lắng đọng trên bề mặt của phôi để tạo thành một lớp phim.

Hạng mục quy trình phủ PVD:

Theo sự khác biệt của cơ chế vật lý trong quá trình lắng đọng, lắng đọng hơi vật lý thường được chia thành công nghệ phủ bay hơi chân không, phủ phún xạ chân không, phủ ion và epitaxy chùm phân tử. Trong những năm gần đây, sự phát triển của công nghệ màng mỏng và vật liệu màng mỏng đã tiến bộ nhanh chóng với những thành tựu đáng kể, trên cơ sở công nghệ lắng đọng tăng cường chùm ion ban đầu, công nghệ lắng đọng EDM, công nghệ lắng đọng hơi vật lý chùm tia điện tử và công nghệ lắng đọng phản lực nhiều lớp lần lượt ra đời.

1. Công nghệ lắng đọng tăng cường chùm tia ion (IBED)

Lắng đọng tăng cường chùm ion là một công nghệ mới để sửa đổi bề mặt của vật liệu tích hợp quá trình phun ion và lắng đọng màng mỏng. Nó liên quan đến sự trộn lẫn bắn phá với các chùm ion có năng lượng nhất định trong khi hơi lắng đọng lại lớp phủ để tạo thành các lớp phim nguyên khối hoặc hợp chất. Ngoài việc giữ lại những ưu điểm của việc cấy ion, nó cho phép tăng trưởng liên tục các lớp có độ dày tùy ý ở năng lượng bắn phá thấp và tổng hợp các lớp hợp chất với tỷ lệ hóa học lý tưởng (bao gồm các lớp mới không thể thu được ở nhiệt độ và áp suất phòng) trong phòng. nhiệt độ hoặc gần nhiệt độ phòng. Công nghệ này có ưu điểm là nhiệt độ quá trình thấp (<200 ° C), liên kết mạnh mẽ với tất cả các chất nền, pha nhiệt độ cao, pha nhiệt độ phụ và hợp kim vô định hình ở nhiệt độ phòng, dễ dàng kiểm soát thành phần hóa học và kiểm soát sự phát triển thuận tiện quá trình. Nhược điểm chính là tia ion phát xạ trực tiếp nên khó xử lý các bề mặt có hình dạng phức tạp.

2. Công nghệ lắng đọng tia lửa điện (ESD)

Công nghệ EDM là giải phóng năng lượng điện năng lượng cao được lưu trữ trong nguồn điện giữa điện cực kim loại (cực dương) và vật liệu cơ bản kim loại (cực âm) ngay lập tức ở tần số cao, thông qua sự ion hóa không khí giữa vật liệu điện cực và vật liệu cơ bản , tạo thành một kênh để tạo ra nhiệt độ cao tức thời và vùng vi áp suất cao trên bề mặt vật liệu nền. Đồng thời, vật liệu điện cực bị ion hóa nóng chảy và ngấm vào vật liệu nền dưới tác dụng của điện trường vi mô, tạo thành liên kết luyện kim. Quá trình EDM là một quá trình giữa hàn và phún xạ hoặc xâm nhập phần tử, lớp lắng đọng kim loại được xử lý bằng công nghệ EDM có độ cứng cao và khả năng chống chịu nhiệt độ cao, ăn mòn và mài mòn tốt, thiết bị đơn giản và linh hoạt, liên kết giữa lớp lắng đọng và chất nền rất bền và thường không rơi ra, phôi sẽ không bị ủ hoặc biến dạng sau khi xử lý, độ dày của lớp lắng đọng dễ kiểm soát và phương pháp vận hành dễ thành thạo. Nhược điểm chính là thiếu sự hỗ trợ về mặt lý thuyết và việc vận hành vẫn chưa được cơ giới hóa và tự động hóa.

3. Công nghệ lắng đọng hơi vật lý chùm tia điện tử (EB-PVD)

Công nghệ lắng đọng hơi vật lý chùm tia điện tử là một kỹ thuật sử dụng chùm tia điện tử mật độ năng lượng cao để đốt nóng trực tiếp vật liệu bay hơi được lắng đọng trên bề mặt đế ở nhiệt độ thấp hơn. Công nghệ này có ưu điểm là tốc độ lắng đọng cao (tốc độ bay hơi 10kg / h ~ 15kg / h), lớp phủ dày đặc, dễ dàng và chính xác kiểm soát thành phần hóa học, tổ chức tinh thể dạng cột, không gây ô nhiễm và hiệu suất nhiệt cao. Nhược điểm của công nghệ này là thiết bị đắt tiền và chi phí xử lý cao. Hiện tại, công nghệ này đã trở thành một điểm nóng cho nghiên cứu ở nhiều quốc gia khác nhau.

4. Công nghệ lắng đọng phun nhiều lớp (MLSD)

So với công nghệ lắng đọng tia truyền thống, một đặc điểm quan trọng của lắng đọng tia đa lớp là chuyển động của hệ thống thu và hệ thống nồi nấu có thể được điều chỉnh để quá trình lắng đọng đồng đều và quỹ đạo không lặp lại, do đó thu được bề mặt lắng phẳng. Các tính năng chính là: tốc độ làm mát trong quá trình lắng đọng cao hơn so với lắng đọng bằng tia thông thường và hiệu quả làm mát tốt hơn; phôi kích thước lớn có thể được chuẩn bị mà không ảnh hưởng đến tốc độ làm mát; quá trình này đơn giản và dễ dàng để chuẩn bị phôi với độ chính xác kích thước cao và bề mặt đồng nhất; tỷ lệ lắng đọng giọt cao; cấu trúc vi mô của vật liệu là đồng nhất và tốt, và không có phản ứng bề mặt rõ ràng, và các đặc tính của vật liệu tốt hơn. Tuy nhiên, công nghệ vẫn đang trong giai đoạn nghiên cứu, phát triển và hoàn thiện nên việc nghiên cứu thường xuyên quỹ đạo lắng đọng của nó lên bề mặt phôi vẫn còn thiếu cơ sở lý luận.

Lớp phủ PVD Vật liệu áp dụng:

Ngoài các vật liệu tự nhiên, các vật liệu thích hợp để mạ chân không bao gồm: kim loại, vật liệu cứng và mềm (ABS, ABS + PC, PC, v.v.), vật liệu composite, gốm sứ, thủy tinh, v.v.

Xử lý bề mặt mạ chân không thường được sử dụng nhất là nhôm, sau đó là bạc và đồng.

So sánh các quá trình lắng đọng hơi thường được sử dụng:

Các loại	Nguyên tắc	Tính năng	Phạm vi áp dụng
Lớp phủ bay hơi chân không	Bốc hơi thăng hoa	Lớp phủ mịn, đẹp và chất lượng bề mặt cao	Vật liệu chịu nhiệt độ cao
lớp phủ phún xạ	Phún xạ tần số vô tuyến	Nguồn RF, độ chính xác cao, màng cứng	Phim kim loại / phi kim loại, dẫn điện / không dẫn điện
lớp phủ phún xạ	Magnetron phún xạ	Tốc độ cao và nhiệt độ thấp, độ chính xác cao, độ tinh khiết cao và mật độ cao	Phim kim loại / dẫn điện
Lớp phủ ion	Bốc hơi / phún xạ	Mục tiêu vẫn chắc chắn và có thể được đặt ở nhiều góc độ và được điều khiển riêng lẻ để cải thiện hiệu quả và tính nhất quán của độ dày màng, với nhiều loại mục tiêu, mật độ cao và độ bám dính cao	Màng mỏng bằng kim loại / hợp chất / gốm sứ / chất bán dẫn / chất siêu dẫn, v.v.

Khám phá Công nghệ phủ PVD tiên tiến tại BaiQue

Bạn quan tâm đến việc nâng cao hiệu suất và tính thẩm mỹ của sản phẩm bằng lớp phủ PVD tiên tiến? Tại BaiQue Accessories, chúng tôi tự hào về dây chuyền sản xuất mạ điện PVD tích hợp đầy đủ, được phát triển và quản lý nội bộ một cách tỉ mỉ. Điều này cho phép chúng tôi cung cấp khả năng kiểm soát và tùy chỉnh chất lượng tuyệt vời trong từng bước của quy trình phủ. Từ những món đồ trang sức phức tạp đến các bộ phận động cơ mạnh mẽ, cơ sở vật chất hiện đại của chúng tôi được trang bị để đáp ứng các yêu cầu đa dạng với độ chính xác và xuất sắc. Kết nối với chúng tôi để khám phá cách các giải pháp phủ PVD toàn diện của chúng tôi có thể biến đổi sản phẩm của bạn. Hãy trải nghiệm sự khác biệt của BaiQue ngay hôm nay.