การเคลือบผิวด้วยเครื่องสุญญากาศ
Dec 25, 2017| บทนำ
สูญญากาศเป็นสภาพแวดล้อมที่ความดันแก๊สน้อยกว่าที่อยู่รอบตัว พลาสม่าเป็นสภาพแวดล้อมที่มีแก๊สซึ่งมีไอออนและอิเล็กตรอนเพียงพอที่จะทำให้เกิดการนำไฟฟ้าได้ เคลือบสูญญากาศคือการสะสมของฟิล์มหรือการเคลือบผิวในสภาพแวดล้อมพลาสม่า (หรือแรงดันต่ำ) โดยทั่วไประยะนี้จะใช้กับกระบวนการที่ทำให้อะตอมของอะตอม (หรือโมเลกุล) ฝากไว้ในแต่ละครั้งเช่นการสะสมตัวทางกายภาพ (PVD) หรือกระบวนการสะสมไอสารเคมีความดันต่ำ (LP-CVD) หรือ CVD ที่พลาสม่าเพิ่มขึ้น (PECVD) ในกระบวนการ PVD วัสดุที่นำมาฝากมาจากการระเหยของของแข็งหรือของเหลว ในกระบวนการของซีวีดีวัสดุที่นำมาฝากมาจากสารเคมีที่เป็นตัวเร่งปฏิกิริยาซึ่งถูกย่อยสลายโดยการลดหรือการสลายตัวทางความร้อนส่วนใหญ่อยู่บนพื้นผิวที่ร้อน
ในบางกรณีวัสดุที่วางอยู่จะทำปฏิกริยากับสภาวะแวดล้อมของแก๊สหรือชนิดที่ทำซ้ำเพื่อสร้างฟิล์มสารประกอบเช่นออกไซด์ไนไตรด์คาร์ไบด์หรือคาร์บอนไรด์ ในการประมวลผลซีวีดีการใช้พลาสม่าเพื่อแยกส่วนสารตั้งต้นไอสารเคมีในเฟสไอจะช่วยให้กระบวนการสลายตัวหรือลดลงดำเนินการในอุณหภูมิที่ต่ำกว่าการกระตุ้นด้วยความร้อนเพียงอย่างเดียว PECVD สามารถทำได้ที่แรงดันต่ำสุดเท่าที่ใช้ในการแปรรูป PVD (PECVD ความดันต่ำ, LP-PECVD) ซึ่งไอของสารตั้งต้นจะถูกย่อยสลายส่วนใหญ่ในพลาสม่า ในบางกรณีกระบวนการฝังตัวแบบผสมของ PVD และ LP-PECVD ใช้ในการหล่อลื่นโลหะผสมคอมโพสิตหรือสารประกอบต่างๆ ตัวอย่างคือ carbonitrides โลหะที่คาร์บอนมาจากสารตั้งต้นไอสารเคมีเช่น acetylene; ไนโตรเจนมาจากแก๊ส และโลหะที่เกิดจากการระเหย, การสปัตเตอร์หรือการกลายเป็นไอของของแข็งที่เป็นของแข็งหรือของเหลว
เคลือบตกแต่งและตกแต่ง / สวม
Metallization เพื่อการตกแต่งอย่างเคร่งครัดเป็นตลาดขนาดใหญ่ การประยุกต์ใช้งานแตกต่างกันไปจากการเคลือบพอลิเมอร์ - ซึ่งจะถูกแปลงเป็นรูปแบบการตกแต่งเช่นบอลลูนและฉลาก - เพื่อการทำโลหะของบทความสามมิติเช่นถ้วยรางวัลกีฬาสังกะสีหล่อลื่นและอุปกรณ์ตกแต่งโพลิเมอร์หล่อขึ้นรูปและภาชนะเครื่องสำอาง บ่อยครั้งที่เคลือบเหล่านี้ประกอบด้วยอลูมิเนียมสะท้อนแสงที่วางอยู่บนพื้นฐานเรียบจากนั้นเคลือบด้วยเครื่องย้อมสีย้อมเพื่อให้สีเคลือบที่ต้องการและพื้นผิวที่ต้องการและการกัดกร่อนและความต้านทานการสึกหรอ
ในการใช้งานบางอย่างนอกเหนือจากด้านตกแต่งของวัสดุเคลือบผิวแล้วต้องทนต่อการสึกหรอ ตัวอย่างเช่นไทเทเนียมไนไตรด์ (TiN) เป็นสีทองและไทเทเนียมคาร์บอนไรด์ (TiC x N y ) สามารถเปลี่ยนสีจากทองเป็นสีม่วงเป็นสีดำขึ้นอยู่กับองค์ประกอบ ไนโตรเจนเซอร์โคเนียม (ZrN) มีสีทองเหลืองและมีความสึกหรอและรอยขีดข่วนสูงกว่าทองเหลือง เคลือบตกแต่ง / สวมใส่จะใช้กับฮาร์ดแวร์ประตูติดตั้งอุปกรณ์ประปา, สินค้าแฟชั่น, อุปกรณ์เดินทะเลและแอพพลิเคชั่นอื่น ๆ
เคลือบผิวที่ทนทานและทนต่อการสึกหรอ
เคลือบยากมักเรียกว่าเคลือบโลหะและเป็นประเภทของการเคลือบ tribological วัสดุเคลือบแข็งใช้เพื่อเพิ่มประสิทธิภาพในการตัดและอายุการใช้งานของเครื่องมือตัดและเพื่อคงความคลาดเคลื่อนเชิงมิติของชิ้นส่วนที่ใช้ในงานที่อาจเกิดการสึกหรอได้เช่นแม่พิมพ์ฉีดพลาสติก นอกจากนี้สารเคลือบผิวยังสามารถทำหน้าที่เป็นตัวกั้นการแพร่กระจายที่มีอุณหภูมิสูงโดยการเคลื่อนไหวระหว่างพื้นผิวหรือการป้องกันการกัดกร่อนในสภาพแวดล้อมที่ก้าวร้าว มีวัสดุเคลือบแข็งหลายประเภท ประกอบด้วย: โลหะออกไซด์ที่เชื่อมด้วยไอออน (Al 2 O 3 , ZrO 2 และ TiO 2 ) วัสดุที่เชื่อมด้วยโควาเลนต์ (SiC, โบรอนคาร์บอน [B4C], เพชร, คาร์บอนคล้ายคาร์บอน [DLC], TiC, AlN, CrC, คาร์ไบด์ผสมคาร์ไบด์ผสมไนไตรด์และคาร์บอนไรด์ผสมกับโบรอนไนไตรด์) และโลหะผสมบางชนิด (โคบอลต์โครเมียมอลูมิเนียม yttrium [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi) ในบางกรณีอาจมีการเคลือบชั้นเพื่อรวมคุณสมบัติ
เคลือบแข็งยังใช้เพื่อลดการสึกหรอของความเมื่อยล้าเช่นที่พบในตลับลูกปืน การเคลือบผิวที่ทนต่อการสึกหรออาจใช้กับพื้นผิวที่มีน้ำหนักเบาหรือเป็นระยะ ๆ ตัวอย่างเช่นการเคลือบแข็งจะสะสมบนพลาสติกเพื่อเพิ่มความต้านทานรอยขีดข่วน การประยุกต์ใช้เป็นเลนส์พลาสติกขึ้นรูปและเครื่องบินพลาสติก ในบางกรณีการเคลือบผิวเช่น SiO 2 หรือ Al 2 O 3 อาจใช้กับพื้นผิวที่แข็งอยู่แล้วเช่นแก้วเพื่อเพิ่มความต้านทานการขีดข่วน
เคลือบป้องกันการสึกกร่อน
การป้องกันจากสภาพแวดล้อมทางเคมีก้าวร้าวสามารถทำได้หลายวิธี พื้นผิวสามารถเคลือบด้วยวัสดุเฉื่อยหรือวัสดุที่เป็นพื้นผิวที่ป้องกันได้หลังจากทำปฏิกิริยากับสิ่งแวดล้อมหรือวัสดุที่จะถูกนำมาสังหารเพื่อป้องกันวัตถุต้นแบบ แทนทาลัมและคาร์บอนเป็นสารเฉื่อยในสภาพแวดล้อมทางเคมีหลายชนิด ตัวอย่างเช่นการเคลือบคาร์บอนจะใช้กับโลหะที่ฝังอยู่ในร่างกายมนุษย์เพื่อให้เข้ากันได้ ในส่วนของอุตสาหกรรมการบินและอวกาศมีอลูมิเนียมเคลือบด้วยกระบวนการ PVD ในการสะสมไอออนไอออน (IVD) เพื่อป้องกันการกัดกร่อนของวัสดุที่ไม่เหมือนกันในการติดต่อ
โครเมี่ยมอลูมิเนียมซิลิคอนและ MCrAlY (ซึ่ง M คือ Ni, Co, Fe) จะทำปฏิกริยากับออกซิเจนเพื่อสร้างชั้นออกไซด์ที่สอดคล้องกันบนพื้นผิว ถ้าไอออนโลหะ (Fe, Cu) กระจายตัวเร็วกว่าออกซิเจนผ่านออกไซด์จะเกิดเป็นแผ่นออกไซด์ที่หนาขึ้นบนผิว ถ้าออกซิเจนกระจายตัวเร็วกว่าออกไซด์มากกว่าไอออนโลหะ (Al, Si, Ti, Zr - โลหะ "valve") การเกิดออกซิเดชันจะเกิดขึ้นที่ส่วนติดต่อและจะมีรูปออกไซด์บาง ๆ เคลือบอัลลอยด์ MCrAlY ใช้เป็นวัสดุป้องกันในใบพัดกังหันของเครื่องยนต์เครื่องบิน แคดเมียมอลูมิเนียมและอัล: โลหะผสมสังกะสีถูกนำมาใช้เป็นเหล็กชุบสังกะสีในเหล็ก การดูดซับแคดเมียมสูญญากาศ ("vac cad") มีความได้เปรียบมากกว่าแคดเมี่ยมที่เคลือบด้วย electroplated เนื่องจากไม่มีความเป็นไปได้ที่จะเกิดการแตกตัวของไฮโดรเจนของเหล็กที่มีความแข็งแรงสูงเมื่อใช้กระบวนการหลอมดูดสูญญากาศ