por Ian Desmond
Este proceso de acabado aparentemente increíblemente moderno tiene sus orígenes en el siglo XVII.
La deposición física de vapor (PVD) es una técnica utilizada para depositar películas delgadas de un átomo (o una molécula) a la vez en varias superficies, a menudo metálicas, para darles un recubrimiento duro y duradero. La fuente del revestimiento es física, es decir, sólida o líquida, en lugar de química, como en el proceso de revestimiento alternativo de la deposición química en fase de vapor (CVD).,
los procesos PVD se llevan a cabo en condiciones de vacío. El proceso implica cuatro pasos: estos son evaporación, transporte, reacción, deposición.
evaporación – un objetivo es bombardeado por una fuente de alta energía, como un haz de electrones o iones. Esto desaloja los átomos de la superficie del objetivo, ‘vaporizándolos’, por lo tanto depositando el material en la pieza de trabajo.
Transporte – este es el movimiento de los átomos vaporizados desde el objetivo al sustrato, o pieza a recubrir.,
reacción: en los casos en que el metal es el objetivo, los recubrimientos PVD consistirán en óxidos metálicos, nitruros, carburos y materiales similares. Los átomos de metal reaccionarán entonces con el gas seleccionado durante la etapa de transporte. Los gases utilizados en los recubrimientos anteriores pueden ser oxígeno, nitrógeno y metano.
Deposición – Esto es cuando el recubrimiento se acumula y se adhiere a la superficie del sustrato. Incluso penetra ligeramente en la superficie, para dar un nivel duradero de adhesión.
Las variedades de PVD se enumeran a continuación.,
- depósito por arco catódico: se trata de un arco eléctrico de alta potencia que se convierte en vapor altamente ionizado que se deposita en el producto previsto.
- deposición física de vapor por haz de electrones: el material se calienta a una alta presión de vapor mediante bombardeo electrónico en «alto» vacío. El material es depositado por el proceso de condensación en el producto.
- deposición evaporativa: el material se calienta a una alta presión de vapor mediante calentamiento eléctricamente resistivo en vacío «bajo».,
- deposición por láser pulsado: en este caso se utiliza un láser de alta potencia para fundir el material del blanco en un vapor para deposición.
- deposición por pulverización catódica: en la que una descarga de plasma incandescente (generalmente localizada alrededor del «objetivo» por un imán) bombardea el material que sputtering parte de distancia como un vapor para provocar la deposición de la capa.
la historia del PVD está estrechamente vinculada con el descubrimiento de la electricidad, el poder del magnetismo, así como la comprensión de las reacciones químicas gaseosas., La primera bomba de vacío de pistón fue inventada en 1640 por Otto van Guericke para bombear agua de las minas.
sin embargo, la primera persona en usar una bomba de vacío para poder formar una descarga luminosa (plasma) en un «tubo de vacío» fue el científico Inglés Michael Faraday en 1838 que usó electrodos de latón y un vacío de aproximadamente 2 Torr. Faraday estaba tratando de probar que toda la electricidad es el mismo tipo de electricidad cuando se encontró con las dos primeras leyes de la electroquímica., Estas leyes se ocupan de la relación entre la cantidad de electricidad utilizada y la cantidad de sustancia convertida a través de una reacción química. Estos principios todavía se utilizan en electroquímica hoy en día para hacer objetos recubiertos de metal, como el proceso PVD.,
Michael Faraday – primera persona en crear una «descarga luminosa» en un tubo de vacío
Otto Von Guericke – inventor de la primera bomba de vacío tipo pistón
en 1852 William Robert Grove fue el PRIMERO en estudiar lo que se conoció como «Sputtering», aunque otros habían observado este efecto al observar las descargas de resplandor. Grove usó una punta de alambre como fuente de recubrimiento y pulverizó un depósito sobre una superficie de plata altamente pulida que sostuvo cerca del alambre a una presión de aproximadamente 0.5 Torr.,
William Robert Grove. El primer estudio de «sputtering»
Thomas Edison. Primera persona en hacer uso comercial de la pulverización catódica
El Profesor A. W. Wright de la Universidad de Yale escribió un artículo en el American Journal of Science and Arts en 1858 sobre el uso de algo llamado «aparato de deposición eléctrica» que se usaba para hacer espejos. Esta deposición se asemejaba a la evaporación por arco en lugar de la pulverización catódica. La Oficina de Patentes de los Estados Unidos citó el trabajo de Wright cuando desafió a T., Solicitud de patente de Edison para equipos de recubrimiento al vacío para depositar recubrimientos. Estos eran para sus fonógrafos de cilindros de cera antes de ser galvanizados. Edison regresó y dijo que su invención era un arco continuo, mientras que el proceso de Wright era un arco pulsado. Debido a sus poderes de persuasión, se podría decir que Edison fue la primera persona en hacer uso comercial de la pulverización catódica.
el proceso de revestimiento físico por deposición en fase de vapor se utiliza actualmente para prolongar la vida útil de una serie de productos., Estos incluyen el cambio a PVD de procesos más tradicionales utilizados para recubrir piezas de automóviles como ruedas y pistones, herramientas quirúrgicas, brocas y pistolas.
en el mundo del automovilismo, es una alternativa mejor y más ecológica al cromado que produce sustancias tóxicas, por lo que es una buena opción ética para proteger piezas en camiones y automóviles. Los estudios han demostrado que los recubrimientos PVD pueden mejorar la vida útil de un producto hasta diez veces haciendo que duren más de 25 años en algunos casos.