Застосування вакуумного покриття
Dec 25, 2017| Вступ
Вакуум - це середовище, де тиск газу менше, ніж навколишнє середовище. Плазма являє собою газоподібне середовище, в якому є достатньо іонів та електронів для значної електропровідності. Вакуумне покриття - осадження плівки або покриття в середовищі вакууму (або плазмі низького тиску). Як правило, цей термін застосовується до процесів, що складаються з атомів (або молекул) по одному за раз, наприклад, від фізичного осадження парів (PVD) або процесів хімічного осадження парів (LP-CVD) з низьким тиском або з CVD (PECVD), що підвищують плазму. У процесах ПВД матеріал, що осаджується, походить від випаровування твердої або рідкої поверхні. У процесах CVD матеріал, який відкладається, походить від хімічного виду попередніх речовин, який розкладається шляхом редукції або термічного розкладу, переважно на гарячій поверхні.
У деяких випадках депонований матеріал реагує з газоподібним середовищем або похідним із кодіподібним видом для утворення плівки складного матеріалу, такого як оксид, нітрид, карбід або карбонітрид. При обробці CVD використання плазми для фрагментації хімічного парового попередника у паровій фазі дозволяє процесам розкладання або редукції протікати при більш низьких температурах, ніж при термічній активації. PECVD можна виконувати при тиску, що використовується для обробки PVD (PECVD низького тиску, LP-PECVD), де пари-попередники розкладаються головним чином у плазмі. У деяких випадках гібридний процес осадження PVD та LP-PECVD використовується для зберігання сплавів, композитів або сполук. Прикладом може служити карбонітриди металів, де вуглець походить з попередника хімічного пара, такого як ацетилен; азот виходить з газу; і метал з випаровування, розпилення або дугового випаровування твердої або рідкої поверхні.
Декоративні та Декоративні / Покриваючі Покриття
Металізація для строго декоративних цілей - це великий ринок. Застосування відрізняється від покривних полімерних тканин, які потім перетворюються на декоративні способи, такі як повітряні кульки та етикетки, - до металізації трьохвимірних виробів, таких як спортивні трофеї, декоративні світильники з литим цинковим литтям і формованими полімерними матеріалами, а також косметичні контейнери. Часто ці покриви складаються з відбиваючого алюмінієвого покриття, який наносять на гладку основу, потім покривають фарбованим лаком, щоб забезпечити покриття бажаного кольору та текстури, а також корозію та зносостійкість.
У деяких додатках, крім декоративних аспектів покриття, покриття необхідно протидіяти зносу. Наприклад, нітрид титану (TiN) золото кольоровий, а карбонітрид титану (TiC x N y ) може відрізнятися у кольорі від золота до фіолетового до чорного залежно від складу. Нітрид цирконію (ZrN) має колір латуні і набагато більше стійкий до зносу та подряпин, ніж латунь. Декоративні / зносоподібні покриття використовуються на дверних фурнірах, сантехніках, модних предметах, морських апаратах та інших подібних застосувань.
Тверді та зносостійкі покриття
Тверді покриття часто називають металургійними покриттями і є типом трибологічного покриття. Тверді покриття використовуються для підвищення ефективності різання та терміну експлуатації ріжучих інструментів та для підтримки розмірних допусків компонентів, що використовуються у тих випадках, коли можуть виникнути зношування, наприклад, у форм-фасах. Крім того, покриття можуть діяти як дифузійний бар'єр, коли високі температури утворюються рухом між поверхнями або захистом від корозії в агресивних середовищах. Є різні класи твердого покриття матеріалів. До них належать: оксиди металів, зв'язаних іонічно (Al 2 O 3 , ZrO 2 і TiO 2 ), ковалентно зв'язані матеріали (SiC, карбонат бору [B4C], алмаз, алмазоподібний карбон [DLC], TiC, AlN, CrC, сплави комбінованого карбіду, нітриду та карбонітриду та кубічний нітрид бору), а також деякі металеві сплави (кобальтовий хром, іттрий [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). У деяких випадках покриття можуть бути шаруватими, щоб поєднувати властивості.
Тверді покриття також використовуються для мінімізації втомного зносу, наприклад, в шарикопідшипниках. Зносостійкі покриття також можуть бути нанесені на поверхні, де є легке або періодичне навантаження. Наприклад, тверді покриття наносяться на пластики для поліпшення стійкості до подряпин. Застосування на формленому пластикові лінзи та пластмасові навіси літака. У деяких випадках зносостійкі покриття, такі як SiO 2 або Al 2 O 3 , можуть бути нанесені на вже жорсткі поверхні, наприклад скло, для підвищення стійкості до подряпин.
Захисні корозійні покриття
Захист від агресивного хімічного середовища може бути досягнутий кількома способами. Поверхня може бути покрита інертним матеріалом або матеріалом, який утворює захисну поверхню після реакції з навколишнім середовищем або з матеріалом, який буде віддалений, щоб захистити основний матеріал. Тантал, платина і вуглець є інертними в багатьох хімічних середовищах. Наприклад, вуглецеві покриття використовуються на металах, які імплантуються в організм людини, щоб забезпечити сумісність. Частини аерокосмічної промисловості - це алюміній, покритий PVD процесом осадження іонів (IVD), щоб запобігти гальванічній корозії різних матеріалів, що контактують.
Хром, алюміній, кремній та MCrAlY (де M це Ni, Co, Fe) сплави будуть реагувати з киснем, щоб утворити когерентний шар захисного окису на поверхні. Якщо іони металів (Fe, Cu) дифундуються швидше, ніж кисень через оксид, на поверхні утворюється товстий оксид. Якщо кисень дифундується швидше через оксид, ніж іони металів (Al, Si, Ti, Zr - металеві "клапани"), на границі інтерфейсу виникне окислення, і утвориться тонкий оксид. Покриття сплаву MCrAlY використовуються як захисне покриття на лопатях турбіни авіадвигунів. Сплави кадмію, алюмінію та Al: Zn використовуються як гальванічні антифрикційні покриття на сталь. Покриття вакуумного кадмію ("vacuum cad") має перевагу перед гальванічним кадмієм, тому що при обробці вакуумним осадженням немає можливості водневого крихкості високоміцної сталі.