Che cosa è rivestimento di PVD?

Questo processo di finitura apparentemente incredibilmente moderno ha le sue origini nel XVII secolo.

Physical Vapour Deposition (PVD) è una tecnica utilizzata per depositare film sottili di un atomo (o una molecola) alla volta su varie superfici, spesso metallo, per dare loro un rivestimento duro e durevole. La fonte del rivestimento è fisica che è un solido o liquido invece di chimica come nel processo di rivestimento alternativo di deposizione chimica in vapore (CVD).,

I processi PVD vengono eseguiti in condizioni di vuoto. Il processo prevede quattro fasi: evaporazione, Trasporto, Reazione, Deposizione.

Evaporazione-Un bersaglio è bombardato da una fonte di alta energia come un fascio di elettroni o ioni. Questo rimuove gli atomi dalla superficie del bersaglio, “vaporizzandoli”, depositando quindi il materiale sul pezzo da lavorare.

Trasporto-Questo è il movimento degli atomi vaporizzati dal bersaglio al substrato, o pezzo da rivestire.,

Reazione – Nei casi in cui il metallo è l’obiettivo, i rivestimenti PVD saranno costituiti da ossidi metallici, nitruri, carburi e simili materiali. Gli atomi di metallo reagiranno quindi con il gas selezionato durante la fase di trasporto. I gas utilizzati nei rivestimenti di cui sopra possono essere ossigeno, azoto e metano.

Deposizione-Questo è quando il rivestimento si accumula e si lega alla superficie del substrato. Penetra anche leggermente la superficie, per dare un livello duraturo di adesione.
Le varietà PVD sono elencate di seguito.,

• Deposizione ad arco catodico: si tratta di un arco elettrico ad alta potenza che esplode in vapore altamente ionizzato per essere depositato sul prodotto previsto.
• Deposizione fisica in vapore a fascio di elettroni: il materiale viene riscaldato ad un’alta pressione di vapore mediante bombardamento elettronico in “alto” vuoto. Il materiale viene depositato dal processo di condensazione sul prodotto.
• Deposizione evaporativa: il materiale viene riscaldato ad un’alta pressione di vapore mediante riscaldamento resistivo elettricamente in “basso” vuoto.,
• Deposizione laser pulsata: in questo caso viene utilizzato un laser ad alta potenza per fondere il materiale dal bersaglio in un vapore per la deposizione.
• Deposizione di sputter: in cui una scarica di plasma incandescente (di solito localizzata attorno al “bersaglio” da un magnete) bombarda il materiale sputtering alcuni via come vapore per provocare la deposizione del rivestimento.

La storia del PVD è strettamente legata alla scoperta dell’elettricità alla potenza del magnetismo e alla comprensione delle reazioni chimiche gassose., La prima pompa a vuoto a pistone fu inventata nel 1640 da Otto van Guericke per pompare acqua dalle miniere.

Tuttavia la prima persona ad utilizzare una pompa a vuoto per essere in grado di formare una scarica a incandescenza (plasma) in un “tubo a vuoto” fu lo scienziato inglese Michael Faraday nel 1838 che utilizzò elettrodi in ottone e un vuoto di circa 2 Torr. Faraday stava cercando di dimostrare che tutta l’elettricità è lo stesso tipo di elettricità quando è successo sulle prime due leggi dell’elettrochimica., Queste leggi riguardano la relazione tra la quantità di elettricità utilizzata e la quantità di sostanza convertita attraverso una reazione chimica. Questi principi sono ancora oggi utilizzati in elettrochimica per realizzare oggetti rivestiti di metallo come il processo PVD.,

Nel 1852 William Robert Grove fu il primo a studiare quello che divenne noto come “sputtering”, anche se altri avevano osservato questo effetto guardando il bagliore scarichi. Grove utilizzato una punta di filo come fonte di rivestimento e sputtered un deposito su una superficie d ” argento altamente lucido che ha tenuto vicino al filo ad una pressione di circa 0,5 Torr.,

Il professor A. W. Wright della Yale University ha scritto un articolo sull’American Journal of Science and Arts nel 1858 sull’uso di qualcosa chiamato “apparato di deposizione elettrica” che è stato usato per fare specchi. Questa deposizione assomigliava all’evaporazione dell’arco piuttosto che allo sputtering. L’Ufficio brevetti degli Stati Uniti ha citato il lavoro di Wright quando sfidava T., Domanda di brevetto di Edison per apparecchiature di rivestimento sotto vuoto per depositare rivestimenti. Questi erano per i suoi fonografi a cilindro di cera prima che fossero elettrolitici. Edison tornò e disse che la sua invenzione era un arco continuo mentre il processo di Wright era ad arco pulsato. A causa dei suoi poteri di persuasione Edison potrebbe dire di essere la prima persona a fare uso commerciale di sputtering.

Il processo di rivestimento a deposizione fisica in fase di vapore è attualmente utilizzato per prolungare la vita di un certo numero di prodotti., Questi includono lo scambio di PVD da processi più tradizionali utilizzati per rivestire parti di automobili come ruote e pistoni, strumenti chirurgici, punte da trapano e pistole.

Nel mondo dell’automobilismo, è un’alternativa migliore e più verde alla cromatura che produce sostanze tossiche, quindi una buona scelta etica per proteggere le parti su camion e auto. Gli studi hanno dimostrato che i rivestimenti PVD possono migliorare la durata di vita di un prodotto fino a dieci volte facendoli durare più di 25 anni in alcuni casi.