Вакуумні покриття (технологія PVD)

Вакуумне покриття (технологія PVD)

1. Розробка технології вакуумного нанесення покриттів

Технологія вакуумного нанесення не починається тривалий час. У 1960-х роках технологія CVD (хімічне осадження з парової фази) була застосована до ріжучих інструментів з твердих сплавів. Оскільки технологія повинна здійснюватися при високій температурі (температура процесу вище 1000 ° C), тип покриття є єдиним і має великі обмеження, тому спочатку не був популяризований. Наприкінці 1970-х років почала з'являтися технологія PVD (фізичне осадження з парової фази), а технологія покриття PVD швидко розвивалася протягом короткого періоду від 20 до 30 років. Причини такі:

(1) утворює мембрану у вакуумно-герметичній порожнині, і майже немає проблеми забруднення навколишнього середовища, що сприяє захисту навколишнього середовища;
(2) він може отримати яскраву і розкішну поверхню. У кольорі є зрілі семикольорові, сріблясті, прозорі, золоті, чорні і будь-якого кольору від золотистого до чорного, які можуть задовольняти різні декоративні потреби;
(3) керамічні покриття і композиційні покриття з високою твердістю і зносостійкістю, які важко отримати іншими методами, можуть бути легко отримані. При застосуванні до інструментів і прес-форм, термін служби може бути подвоєний і ефект низьких витрат і високий дохід може бути досягнуто.
(4) Крім того, технологія покриття PVD має дві характеристики низької температури і високої енергії, і може утворювати плівку практично на будь-якій підкладці. Тому не дивно, що технологія покриття PVD має широкий спектр застосувань і швидкий розвиток.

З розвитком технології вакуумного нанесення покриттів з'явилися PCVD (фізико-хімічне осадження з парової фази), mt-cvd (середньотемпературне хімічне парофазное осадження) та інші нові технології. Різноманітні засоби для нанесення покриттів та процеси нанесення покриттів виникли нескінченно. В даний час існують два зрілих методу ПВД: багатошарове покриття і магнетронне напилення. Обладнання багатошарового покриття є простим у структурі та зручним у експлуатації. Недоліком багатошарового покриття є те, що при товщині покриття, що досягає 0,3 мкм, швидкість осадження близька до відбивної в умовах низькотемпературного покриття з традиційним джерелом живлення постійного струму, і формування плівки стає дуже важким. Більш того, поверхня мембрани стає туманною. Іншим недоліком багатошарового покриття є те, що метал випаровується після плавлення, тому частинки осадження більші, щільність нижче, а зносостійкість гірше, ніж у магнетронного напилення. Можна бачити, що мульти-дугове покриття і магнетронне напилення мають переваги і недоліки відповідно. Для того, щоб повною мірою скористатися їхніми перевагами та доповнити один одного настільки, наскільки це можливо, з'явилася машина для нанесення покриттів, що об'єднує багатоваріантну технологію та технологію магнетронів. У цьому процесі представлений новий метод багатошарового покриття, а потім покриття потовщується магнетронним напиленням, і, нарешті, колір поверхневого покриття стабілізується багатодуговим покриттям.

2. Технічні принципи

PVD (фізичне осадження парів) ділиться на вакуумне випаровування, нанесення вакуумного розпилення і нанесення вакуумного іона. Зазвичай кажуть, що покриття PVD відноситься до вакуумного іонного покриття і вакуумного напилення; Зазвичай зазначене NCVM покриття, відноситься до вакуумного випаровується покриттю.

Основні принципи вакуумного випаровування: в умовах вакууму металеві і металеві сплави випаровуються, а потім осідають на поверхні підкладки. Метод випаровування зазвичай використовується для нагрівання опору, і електронний промінь бомбардує матеріал покриття для випаровування в газову фазу, а потім наноситься на поверхню підкладки. Історично вакуумне випаровування - це найдавніша технологія, що використовується в методі PVD.

Основний принцип розпилення покриття: під вакуумом аргону (Ar) газ аргон буде світитися розрядженим. В цей час атоми аргону (Ar) будуть іонізуватися в іони аргону (Ar). Під дією сили електричного поля іони аргону прискорять бомбардування катодної мішені з обшивки матеріалу, який буде розпилюватися і осідати на поверхні заготовки. Нанесені іони в розпилювальному покритті зазвичай отримують тлеючим розрядом в діапазоні l0-2 Па ~ 10Па. Тому, під час польоту на підкладку, розпилені частинки мають тенденцію стикатися з молекулами газу у вакуумній камері, роблячи напрям руху випадковим і осаджену плівку легко бути рівномірним.

Іонне покриття основного принципу: в умовах вакууму, використовуючи якусь технологію плазмової іонізації, так що обшивка атома частина іонізації в іони, в той же час виробляють багато високоенергетичних нейтральних атомів, в покритті субстрату плюс негативне зміщення. Таким чином, під дією глибокого негативного зміщення, іони осідають на поверхні підкладки, утворюючи тонку плівку.

Етапи процесу технології PVD

1. Очищення заготовки: аргон використовується для розрядження розряду при підключенні потужності постійного струму і бомбардуванні аргоном іонами аргону, що призведе до розбризкування частинок і бруду на поверхні заготовки.
2. Газифікація гальванічних покриттів: тобто після змішування випаровується.
3. Міграція іонів покриття: атоми, молекули або іони, що подаються джерелом газифікації, кидаються на заготовку при високій швидкості після зіткнення і високовольтного електричного поля;
4. Осадження атомів, молекул або іонів на підкладку: коли кількість випаровування іонів на поверхні заготовки перевищує кількість випалених іонів, вона поступово накопичується з утворенням шару покриття, що міцно прилягає до поверхні заготовки \ t .
Після іонізації частинок іонним покриттям матеріал випаровування має три тисячі кінетичну енергію п'яти тисяч електронних вольт, високошвидкісні артефакти бомбардування, не тільки швидкість відкладення швидко, і здатна проникати в поверхню, утворюючи глибокий матричний дифузійний шар Глибина дифузії інтерфейсу іонного покриття склала б від чотирьох до п'яти мікрон, тобто, ніж звичайна глибина дифузії глибокого вакуумного покриття в десятки разів, навіть сто разів, і прилипала один до одного так швидко.

Переваги продуктивності

1. Технічні особливості

(1) Плівку PVD можна безпосередньо наносити на нержавіючу сталь і твердий сплав. Для відносно м'яких литих виливків, таких як сплав цинку, міді та заліза, хімічне хромування повинно бути виконане спочатку, а потім PVD-покриття є придатним. Тим не менш, PVD-покриття після водяного покриття легко пузирувати, і рівень дефектів є високим.
(2) типова температура обробки покриття PVD становить від 250 450 до 450 ℃;
(3) тип покриття і товщина визначають час процесу, загальний час процесу становить 3 ~ 6 годин;
(4) Товщина шару покриття PVD мікронного сорту, товщина тонкого матеріалу, в середньому 0,3 мкм ~ 5 мкм, товщина шару мембрани декоративного покриття зазвичай становить 0,3 мкм ~ 1 мкм, тому вона може бути майже не впливає оригінальний розмір заготовки піднімають всі види фізичних властивостей і хімічних властивостей на поверхні заготовки і можуть підтримувати розмір заготовки, не потрібно знову після обробки обробкою;
(5) Технологія PVD не тільки покращує міцність з'єднання між плівкою покриття і матеріалом підкладки, але також розвиває компоненти покриття з першого покоління TiN в TiC, TiCN, ZrN, CrN, MoS2, TiAlN, TiAlCN, олово-альн, CNx , DLC і ta-c композитні покриття, що утворюють поверхневий ефект різних кольорів.
( 6) в даний час кольори плівкового шару можуть бути зроблені з темного золота, світлого золота, кави, бронзи, g- променя, чорного, сіро-чорного, семикольорового тощо. параметри в процесі нанесення покриття. Після нанесення покриття значення кольору можна виміряти за допомогою відповідних приладів, так що колір може бути кількісно визначений, щоб визначити, чи покритий колір відповідає вимогам.

2. Технічні переваги

(1) показники адгезії покриття хороші
У звичайному вакуумному покритті практично відсутня зв'язок між поверхнею оброблюваної деталі і покриттям, як би повністю розділеної. Іонне покриття, високошвидкісні артефакти іонної бомбардування, здатні проникати в поверхню, утворюючи глибокий матричний дифузійний шар, глибина дифузії інтерфейсу іонного покриття складе від чотирьох до п'яти мікрон, після іонного нанесення зразка на випробування на розтяг. спосіб переходу до руйнування, покриття матричним металевим пластичним подовженням, без відшаровування або відшарування, видимий як сильна адгезія, мембранний шар однорідний, щільний.
(2) потужна обмотка і потужність обшивки
Під час іонного покриття частинки випарника рухаються вздовж напрямку електричного поля у вигляді заряджених іонів. Тому там, де є електричне поле, можна отримати хороше покриття, яке набагато краще, ніж звичайне вакуумне покриття, яке можна отримати тільки в прямому напрямку. Тому цей спосіб дуже підходить для внутрішніх отворів, канавок і вузьких з'єднань покритих деталей. Інші методи важко обшивати деталями. З звичайним вакуумним покриттям можна тільки покриття прямої поверхні, випаровування частинок, таких як скелелазіння, може йти тільки по сходах; Причому іонне покриття може бути рівномірно навколо задньої частини гальванічних деталей і внутрішнього отвору, заряджених іонами, як вертоліт, можуть літати по заданому маршруту до будь-якого місця в радіусі його активності.

(2) хороша якість покриття
Покриття іонного покриття компактне, без отвору, міхура і рівномірної товщини. Навіть крайова поверхня і канавка можуть бути навіть покриті, не утворюються металеві пухлини. Частини, такі як нитка, також можуть бути покриті, мають високу твердість, високу зносостійкість (низький коефіцієнт тертя), хорошу корозійну стійкість і хімічну стабільність, тривалість життя плівки; Одночасно плівка може значно поліпшити зовнішній вигляд заготовки декоративних властивостей.
(4) спрощений процес очищення
Більшість існуючих процесів нанесення покриттів вимагають попередньої чіткої очистки заготовки. Однак сам процес іонного нанесення має роль очищення іонної бомбардування, і ця роль продовжувалася протягом всього процесу нанесення покриття. Відмінний ефект очищення, може зробити покриття безпосередньо близько до підкладки, ефективно підвищити адгезію, спростити багато попереднього очищення.

(5) широкий спектр матеріалів для покриття
Іонне покриття полягає у використанні високоенергетичних іонів для бомбардування поверхні заготовки, так що велика кількість електричної енергії на поверхні заготовки перетворюється на теплову енергію, щоб сприяти дифузії поверхневих тканин і хімічних реакцій. Однак на всю оброблювану деталь, особливо на заготовку, не впливає висока температура. Тому цей процес нанесення покриттів має широкий спектр застосування і невелике обмеження. Як правило, різні метали, сплави та деякі синтетичні матеріали, ізоляційні матеріали, термочутливі матеріали та матеріали з високою температурою плавлення можуть бути покриті. Може бути покритий на металевій обробці неметали або металу, також може бути покритий на неметалевій або неметалевій, навіть може бути покритий пластиком, гумою, кварцом, керамікою і так далі.

Перспективи та застосування ринку

Застосування технології покриття PVD в основному ділиться на дві категорії: декоративне покриття та інструмент.
1. Декоративне покриття
Призначення декоративного покриття: головним чином для поліпшення зовнішнього вигляду заготовки, декоративних характеристик і кольору, в той же час зробити деталь більш зносостійкою корозією і продовжити термін її служби; Цей аспект в основному застосовує професію апаратних засобів у кожному домені, як, наприклад, обладнання для дверей та вікон, замки, сантехнічне обладнання та ін.

2.Tools plated
Мета планування металів: в основному для того, щоб поліпшити поверхневу твердість і зносостійкість заготовки, зменшити коефіцієнт тертя поверхні, поліпшити термін служби заготовки; Цей аспект в основному використовується в різних різальних інструментах, токарних інструментах (таких як токарні інструменти, стругальні, фрезерні, свердлильні тощо) та інші продукти.

IKS PVD, виробництво машин з вакуумного нанесення покриттів з Китаю, контакт: iks.pvd@foxmail.com