การเคลือบสูญญากาศ (เทคโนโลยี PVD)

การเคลือบสูญญากาศ (เทคโนโลยี PVD)

1. การพัฒนาเทคโนโลยีการเคลือบสูญญากาศ

เทคโนโลยีการเคลือบสูญญากาศไม่ได้เริ่มเป็นเวลานาน ในปี 1960 เทคโนโลยี CVD (การสะสมไอสารเคมี) ถูกนำไปใช้กับเครื่องมือตัดคาร์ไบด์ เนื่องจากเทคโนโลยีจะต้องดำเนินการที่อุณหภูมิสูง (อุณหภูมิกระบวนการสูงกว่า 1,000 ° C) ประเภทการเคลือบจึงเป็นแบบเดี่ยวและมีข้อ จำกัด ที่ดีดังนั้นจึงไม่เป็นที่นิยมในตอนแรก ในตอนท้ายของปี 1970 เทคโนโลยี PVD (การสะสมไอทางกายภาพ) เริ่มปรากฏขึ้นและเทคโนโลยีการเคลือบ PVD พัฒนาอย่างรวดเร็วในช่วงเวลาสั้น ๆ 20 ถึง 30 ปี เหตุผลมีดังนี้

(1) มันสร้างเมมเบรนในช่องสูญญากาศที่ปิดผนึกและเกือบจะไม่มีปัญหามลภาวะต่อสิ่งแวดล้อมซึ่งเอื้อต่อการปกป้องสิ่งแวดล้อม
(2) สามารถรับพื้นผิวที่สว่างและหรูหรา ในสีมีผู้ใหญ่เจ็ดสีเงินโปร่งใสทองดำและสีใด ๆ จากทองเป็นสีดำซึ่งสามารถตอบสนองความต้องการตกแต่งต่าง ๆ
(3) การเคลือบเซรามิกและการเคลือบคอมโพสิตที่มีความแข็งสูงและความต้านทานการสึกหรอที่หาได้ยากด้วยวิธีอื่น เมื่อนำไปใช้กับเครื่องมือและแม่พิมพ์อายุการใช้งานสามารถเพิ่มเป็นสองเท่าและผลของต้นทุนต่ำและรายได้สูงสามารถทำได้
(4) นอกจากนี้เทคโนโลยีการเคลือบ PVD มีสองลักษณะคืออุณหภูมิต่ำและพลังงานสูงและสามารถสร้างฟิล์มบนพื้นผิวเกือบทุกชนิด ดังนั้นจึงไม่น่าแปลกใจที่เทคโนโลยีการเคลือบ PVD มีการใช้งานที่หลากหลายและการพัฒนาที่รวดเร็ว

ด้วยการพัฒนาเทคโนโลยีการเคลือบสูญญากาศ PCVD (การสะสมไอทางเคมีกายภาพ), mt-cvd (การสะสมไอสารเคมีที่อุณหภูมิปานกลาง) และเทคโนโลยีใหม่อื่น ๆ ได้เกิดขึ้น อุปกรณ์การเคลือบและกระบวนการเคลือบที่หลากหลายได้เกิดขึ้นอย่างไม่สิ้นสุด ในปัจจุบันมีวิธีการ PVD ที่เป็นผู้ใหญ่สองวิธี: การชุบแบบหลายจุดและการพ่นแบบแมกนีตรอน อุปกรณ์การชุบหลายอาร์คนั้นมีโครงสร้างที่เรียบง่ายและใช้งานง่าย ข้อเสียของการชุบแบบหลายอาร์คคือเมื่อความหนาของการเคลือบถึง 0.3um อัตราการสะสมจะใกล้เคียงกับการสะท้อนแสงภายใต้เงื่อนไขของการเคลือบที่อุณหภูมิต่ำด้วยแหล่งจ่ายไฟ DC แบบดั้งเดิมและการก่อตัวของฟิล์มกลายเป็นเรื่องยากมาก ยิ่งไปกว่านั้นพื้นผิวเมมเบรนจะขุ่นมัว ข้อเสียอีกประการของการชุบแบบหลายอาร์คคือโลหะจะระเหยหลังจากการหลอมดังนั้นอนุภาคการสะสมจะมีขนาดใหญ่กว่าความหนาแน่นลดลงและความต้านทานการสึกหรอจะแย่กว่าแมกนีตรอนสปัตเตอร์ จะเห็นได้ว่าการเคลือบหลายอาร์คและการเคลือบสปัตเตอร์แมกนีตรอนนั้นมีข้อดีและข้อเสียตามลำดับ เพื่อให้การเล่นเต็มรูปแบบเพื่อประโยชน์ของพวกเขาและเสริมซึ่งกันและกันให้มากที่สุดเท่าที่เป็นไปได้เครื่องเคลือบที่รวมเทคโนโลยีหลายอาร์คและเทคโนโลยีแมกนีตรอนเข้ามาเป็น ในกระบวนการนี้จะมีการนำเสนอวิธีการใหม่ของการชุบแบบหลายอาร์คจากนั้นการเคลือบจะถูกทำให้หนาขึ้นด้วยแมกนีตรอนสปัตเตอร์และในที่สุดสีของการเคลือบผิวจะเสถียรโดยการชุบแบบหลายอาร์ค

2. หลักการทางเทคนิค

PVD (การสะสมไอทางกายภาพ) แบ่งออกเป็นการระเหยการสะสมสูญญากาศการสะสมสปัตเตอร์สูญญากาศและการสะสมไอออนสูญญากาศ เรามักจะบอกว่าการเคลือบ PVD หมายถึงการเคลือบสูญญากาศไอออนและการสปัตเตอร์สูญญากาศ มักจะกล่าวว่าการเคลือบ NCVM หมายถึงการเคลือบสูญญากาศการระเหย

หลักการพื้นฐานของการระเหยสูญญากาศ: ภายใต้สภาวะสุญญากาศโลหะและโลหะผสมจะระเหยกลายเป็นไอแล้วจึงวางลงบนพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ วิธีการระเหยมักใช้สำหรับการต้านทานความร้อนและลำแสงอิเล็กตรอนจะระเบิดวัสดุที่ชุบให้กลายเป็นไอในสถานะก๊าซแล้ววางลงบนพื้นผิวของวัสดุพิมพ์ ในอดีตการระเหยของสูญญากาศเป็นเทคโนโลยีแรกสุดที่ใช้ในวิธีการ PVD

หลักการพื้นฐานของการเคลือบสปัตเตอร์: ภายใต้สภาวะสูญญากาศของอาร์กอน (Ar) ก๊าซอาร์กอนจะถูกปล่อยออกมา ในเวลานี้อะตอมอาร์กอน (Ar) จะแตกตัวเป็นไอออนอาร์กอน (Ar) ภายใต้การกระทำของแรงสนามไฟฟ้าอาร์กอนไอออนจะเร่งการทิ้งระเบิดของเป้าหมายแคโทดที่ทำจากวัสดุชุบซึ่งจะกระจายออกและวางบนพื้นผิวของชิ้นงาน ไอออนของเหตุการณ์ที่เกิดขึ้นในการเคลือบสปัตเตอร์นั้นมักเกิดจากการปล่อยแสงในช่วง l0-2 Pa ~ 10Pa ดังนั้นระหว่างเที่ยวบินไปยังพื้นผิวอนุภาคสปัตเตอร์มีแนวโน้มที่จะชนกับโมเลกุลของก๊าซในห้องสูญญากาศทำให้ทิศทางการเคลื่อนที่แบบสุ่มและฟิล์มที่ถูกวางให้เป็นเรื่องง่าย

หลักการพื้นฐานการชุบไอออน: ภายใต้สภาวะสูญญากาศโดยใช้เทคโนโลยีไอออนไนซ์พลาสม่าบางชนิดเพื่อให้ชิ้นส่วนการชุบของไอออนไนซ์เป็นไอออนในเวลาเดียวกันทำให้เกิดอะตอมเป็นกลางพลังงานสูงจำนวนมากในวัสดุชุบพร้อมอคติเชิงลบ ด้วยวิธีนี้ภายใต้การกระทำของอคติเชิงลบที่ลึกไอออนจะถูกสะสมบนพื้นผิวของสารตั้งต้นเพื่อสร้างฟิล์มบาง ๆ

ขั้นตอนกระบวนการของเทคโนโลยี PVD

1. การทำความสะอาดชิ้นงาน: อาร์กอนใช้สำหรับการปล่อยแสงเมื่อเชื่อมต่อกับไฟ dc และอาร์กอนถูกทิ้งระเบิดด้วยไอออนอาร์กอนซึ่งจะสาดอนุภาคและสิ่งสกปรกบนพื้นผิวของชิ้นงาน
2. การทำให้เป็นแก๊สของการชุบ: นั่นคือหลังจากการชุบการระเหย
3. การย้ายถิ่นของการชุบไอออน: อะตอมโมเลกุลหรือไอออนที่ได้จากแหล่งผลิตแก๊สซิฟิเคชั่นจะไหลไปยังชิ้นงานด้วยความเร็วสูงหลังจากการชนและสนามไฟฟ้าแรงดันสูง
4. การสะสมของการชุบอะตอมโมเลกุลหรือไอออนบนสารตั้งต้น: เมื่อปริมาณการระเหยของไอออนบนพื้นผิวของชิ้นงานเกินปริมาณของสาดไอออนมันจะค่อยๆสะสมเป็นชั้นเคลือบอย่างแน่นหนาซึ่งยึดติดกับพื้นผิวของชิ้นงาน .
หลังจากการไอออนไนซ์ของการชุบไอออนวัสดุการระเหยมีสามพันถึงพลังงานจลน์ของห้าพันโวลต์อิเล็กตรอนสิ่งประดิษฐ์การทิ้งระเบิดความเร็วสูงไม่เพียง แต่ความเร็วในการฝากจะเร็วและสามารถเจาะพื้นผิวได้ลึกเข้าไปในชั้นแพร่เมทริกซ์ ความลึกของอินเทอร์เฟซการแพร่กระจายของการชุบไอออนจะเป็นสี่ถึงห้าไมครอนกล่าวคือกว่าการเคลือบสูญญากาศธรรมดาการแพร่กระจายความลึกหลายสิบครั้งลึกแม้แต่หนึ่งร้อยครั้งและยึดติดกันอย่างรวดเร็ว

ข้อดีประสิทธิภาพของผลิตภัณฑ์

1. คุณสมบัติทางเทคนิค

(1) ฟิล์ม PVD สามารถชุบโดยตรงบนสแตนเลสและโลหะผสมอย่างหนัก สำหรับการหล่อแบบที่ค่อนข้างอ่อนเช่นโลหะผสมสังกะสีทองแดงและเหล็กการชุบโครเมียมเคมีควรดำเนินการก่อนแล้วจึงทำการชุบ PVD อย่างไรก็ตามการชุบ PVD หลังจากการชุบน้ำเป็นเรื่องง่ายที่จะเกิดฟองและอัตราข้อบกพร่องสูง
(2) อุณหภูมิการประมวลผลการเคลือบ PVD โดยทั่วไปมีตั้งแต่ 250 ℃ถึง 450 ℃
(3) ชนิดเคลือบและความหนากำหนดเวลากระบวนการเวลากระบวนการทั่วไปคือ 3 ~ 6 ชั่วโมง
(4) ความหนาของชั้นเคลือบ PVD ของไมครอนเกรดความหนาของทินเนอร์ค่าเฉลี่ย 0.3 mu m ~ 5 ไมครอนความหนาของชั้นเคลือบเมมเบรนเคลือบตกแต่งทั่วไป 0.3 mu m ~ 1 mu m ดังนั้นจึงแทบจะไม่ส่งผลกระทบใด ๆ ขนาดเดิมของชิ้นงานเพิ่มคุณสมบัติทางกายภาพและคุณสมบัติทางเคมีบนพื้นผิวของชิ้นงานทุกชนิดและสามารถรักษาขนาดชิ้นงานได้ไม่ต้องชุบอีกครั้งหลังจากการประมวลผล;
(5) เทคโนโลยี PVD ไม่เพียง แต่ช่วยเพิ่มความแข็งแรงพันธะระหว่างฟิล์มเคลือบและวัสดุพื้นผิว แต่ยังพัฒนาส่วนประกอบการเคลือบจากรุ่นแรกของ TiN เป็น TiC, TiCN, ZrN, CrN, MoS2, TiAlN, TiAlCN, Tin-aln, CNx , คอมโพสิต DLC และ ta-c, สร้างผลกระทบพื้นผิวของสีที่แตกต่าง
( 6) ในปัจจุบันสีของชั้นฟิล์มสามารถทำได้คือทองคำเข้มทองอ่อนกาแฟทองสัมฤทธิ์จี เรย์สีดำสีเทาดำเจ็ดสี ฯลฯ สามารถควบคุมสีของการชุบได้ พารามิเตอร์ในกระบวนการเคลือบ หลังจากการเคลือบค่าสีสามารถวัดได้ด้วยเครื่องมือที่เกี่ยวข้องเพื่อให้สามารถวัดปริมาณสีเพื่อกำหนดว่าสีชุบตรงตามข้อกำหนดหรือไม่

2. ข้อดีทางเทคนิค

(1) ประสิทธิภาพการยึดเกาะเคลือบเป็นสิ่งที่ดี
ในการเคลือบสูญญากาศทั่วไปแทบจะไม่มีการเชื่อมต่อระหว่างพื้นผิวของชิ้นงานกับการเคลือบผิวราวกับแยกออกจากกันอย่างสมบูรณ์ การชุบไอออน, การทิ้งระเบิดด้วยไอออนความเร็วสูง, สามารถเจาะพื้นผิว, สร้างชั้นลึกลงไปในชั้นแพร่เมทริกซ์, ความลึกของอินเตอร์เฟซการแพร่กระจายของการชุบไอออนจะเป็นสี่ถึงห้าไมครอน, หลังจากการชุบไอออนของตัวอย่างสำหรับการทดสอบแรงดึง วิธีที่จะแตกหักการชุบด้วยการยืดตัวพลาสติกเมทริกซ์โลหะโดยไม่ต้องปอกเปลือกหรือหลุดลอกออกมองเห็นวิธีการยึดเกาะที่แข็งแกร่ง, ชั้นเมมเบรนเครื่องแบบสม่ำเสมอ
(2) คดเคี้ยวและกำลังการผลิตที่แข็งแกร่ง
ในระหว่างการชุบไอออนอนุภาคของเครื่องระเหยจะเคลื่อนที่ไปตามทิศทางของสนามไฟฟ้าในรูปของไอออนที่มีประจุ ดังนั้นเมื่อใดก็ตามที่มีสนามไฟฟ้าการเคลือบผิวที่ดีสามารถรับได้ซึ่งดีกว่าการเคลือบสูญญากาศทั่วไปซึ่งสามารถรับได้ในทิศทางโดยตรงเท่านั้น ดังนั้นวิธีนี้จึงเหมาะสำหรับหลุมภายในร่องและข้อต่อแคบของชิ้นส่วนที่ชุบ วิธีการอื่น ๆ ยากที่จะชุบชิ้นส่วน ด้วยการเคลือบสูญญากาศธรรมดาเท่านั้นที่สามารถชุบผิวโดยตรงอนุภาคการระเหยเช่นบันไดปีนเขาเท่านั้นที่สามารถขึ้นบันได; และการชุบไอออนสามารถรอบ ๆ ด้านหลังของชิ้นส่วนการชุบและรูด้านในอย่างสม่ำเสมอไอออนที่มีประจุเหมือนเฮลิคอปเตอร์สามารถบินไปตามเส้นทางที่กำหนดไปยังสถานที่ใด ๆ ภายในรัศมีของกิจกรรม

(2) คุณภาพการเคลือบที่ดี
การเคลือบการชุบไอออนนั้นมีขนาดกะทัดรัดโดยไม่มีรูเข็มฟองอากาศและแม้แต่ความหนา แม้แต่ผิวของขอบและร่องสามารถชุบได้อย่าสร้างเนื้องอกโลหะ ชิ้นส่วนเช่นด้ายยังสามารถชุบมีความแข็งสูงทนต่อการสึกหรอสูง (ค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานต่ำ), ความต้านทานการกัดกร่อนที่ดีและเสถียรภาพทางเคมีชีวิตฟิล์มอีกต่อไป; ในเวลาเดียวกันภาพยนตร์เรื่องนี้สามารถปรับปรุงลักษณะที่ปรากฏของคุณสมบัติการตกแต่งชิ้นงาน
(4) กระบวนการทำความสะอาดที่ง่ายขึ้น
กระบวนการเคลือบที่มีอยู่ส่วนใหญ่ต้องการการทำความสะอาดอย่างเข้มงวดของชิ้นงานล่วงหน้า อย่างไรก็ตามกระบวนการชุบไอออนนั้นมีบทบาทในการทำความสะอาดการทิ้งระเบิดด้วยไอออนและบทบาทนี้ยังคงดำเนินต่อไปตลอดกระบวนการเคลือบ ผลการทำความสะอาดที่ยอดเยี่ยมสามารถทำให้การเคลือบโดยตรงใกล้กับพื้นผิวได้อย่างมีประสิทธิภาพเพิ่มการยึดเกาะลดความซับซ้อนของงานทำความสะอาดก่อนชุบมาก

(5) วัสดุชุบที่หลากหลาย
ไอออนชุบคือการใช้ไอออนพลังงานสูงเพื่อทิ้งระเบิดพื้นผิวของชิ้นงานเพื่อให้พลังงานไฟฟ้าจำนวนมากบนพื้นผิวของชิ้นงานเป็นพลังงานความร้อนเพื่อส่งเสริมการแพร่กระจายของเนื้อเยื่อผิวและปฏิกิริยาทางเคมี อย่างไรก็ตามชิ้นงานทั้งหมดโดยเฉพาะที่ชิ้นงานจะไม่ได้รับผลกระทบจากอุณหภูมิสูง ดังนั้นกระบวนการเคลือบนี้จึงมีการใช้งานที่หลากหลายและมีข้อ จำกัด เล็กน้อย โดยทั่วไปสามารถชุบโลหะหลากหลายชนิดโลหะผสมและวัสดุสังเคราะห์วัสดุฉนวนความร้อนและวัสดุจุดหลอมเหลวสูง สามารถชุบบนชิ้นงานโลหะอโลหะหรือโลหะนอกจากนี้ยังสามารถชุบบนอโลหะหรืออโลหะแม้สามารถชุบพลาสติก, ยาง, ควอทซ์, เซรามิกและอื่น ๆ

โอกาสทางการตลาดและการสมัคร

การประยุกต์ใช้เทคโนโลยีการเคลือบ PVD นั้นส่วนใหญ่แบ่งออกเป็นสองประเภท: การชุบตกแต่งและการชุบเครื่องมือ
1. ชุบตกแต่ง
วัตถุประสงค์ของการชุบตกแต่ง: ส่วนใหญ่เพื่อปรับปรุงลักษณะของประสิทธิภาพการตกแต่งชิ้นงานและสีในเวลาเดียวกันเพื่อให้ชิ้นส่วนการกัดกร่อนทนต่อการสึกหรอมากขึ้นและยืดอายุการใช้งานของมัน; ด้านนี้ส่วนใหญ่ใช้วิชาชีพฮาร์ดแวร์แต่ละโดเมนเช่นฮาร์ดแวร์ประตูและหน้าต่าง, ล็อค, ฮาร์ดแวร์เครื่องสุขภัณฑ์และอาชีพอื่น ๆ

2. เครื่องมือชุบ
เครื่องมือชุบวัตถุประสงค์: ส่วนใหญ่เพื่อปรับปรุงความแข็งผิวและความต้านทานการสึกหรอของชิ้นงานลดค่าสัมประสิทธิ์แรงเสียดทานของพื้นผิวปรับปรุงอายุการใช้งานของชิ้นงาน; ลักษณะนี้ส่วนใหญ่จะใช้ในเครื่องมือตัดต่างๆเครื่องมือเปลี่ยน (เช่นเครื่องมือกลึงกบตัดกัดเจาะและอื่น ๆ ) และผลิตภัณฑ์อื่น ๆ

IKS PVD ผลิตเครื่องเคลือบสูญญากาศจากประเทศจีนติดต่อ: iks.pvd@foxmail.com