Co to jest powłoka PVD?

ten pozornie niezwykle nowoczesny proces wykończenia ma swoje początki w XVII wieku.

physical Vapour Deposition (PVD) jest techniką stosowaną do osadzania cienkich warstw jednego atomu (lub jednej cząsteczki) na różnych powierzchniach, często metalu, aby nadać im twardą trwałą powłokę. Źródłem powłoki jest substancja fizyczna, która jest stała lub ciekła, a nie chemiczna, jak w alternatywnym procesie powlekania chemicznego osadzania z fazy gazowej (CVD).,

procesy PVD przeprowadzane są w warunkach próżni. Proces składa się z czterech etapów: są to odparowanie, Transport, reakcja, osadzanie.

parowanie – cel jest bombardowany przez źródło wysokiej energii, takie jak wiązka elektronów lub jonów. To usuwa Atomy z powierzchni celu, „odparowując” je, a tym samym osadzając materiał na obrabianym elemencie.

Transport – jest to ruch odparowanych atomów z celu do podłoża, lub elementu, który ma być powlekany.,

reakcja-w przypadkach, gdy celem jest metal, powłoki PVD będą składać się z tlenków metali, azotków, węglików i podobnych takich materiałów. Atomy metalu będą następnie reagować z wybranym gazem na etapie transportu. Gazami stosowanymi w powyższych powłokach mogą być tlen, azot i metan.

osadzanie-to jest, gdy powłoka gromadzi się i wiąże się z powierzchnią podłoża. Nawet lekko wnika w powierzchnię, aby zapewnić trwały poziom przyczepności.
odmiany PVD są wymienione poniżej.,

• osadzanie łuku katodowego: polega to na łuku elektrycznym O Dużej mocy, który wybucha w wysoce zjonizowaną parę, która ma być osadzona na zamierzonym produkcie.
• wiązka elektronów fizyczne osadzanie z fazy gazowej: materiał jest podgrzewany do wysokiego ciśnienia pary przez bombardowanie elektronami w „wysokiej” próżni. Materiał osadza się w procesie kondensacji na produkcie.
• osadzanie parowe: materiał jest podgrzewany do wysokiego ciśnienia pary przez ogrzewanie oporowe elektrycznie w „niskiej” próżni.,
• pulsacyjne osadzanie laserowe: w tym przypadku laser o dużej mocy jest używany do stopienia materiału z celu w parę do osadzania.
• sputter deposition: w którym świecące wyładowanie plazmy (zwykle zlokalizowane wokół „celu” przez magnes) bombarduje materiał sputtering niektóre z dala jako opary, aby doprowadzić do osadzania powłoki.

historia PVD jest ściśle związana z odkryciem elektryczności, mocy magnetyzmu, a także ze zrozumieniem gazowych reakcji chemicznych., Pierwsza pompa próżniowa typu tłokowego została wynaleziona w 1640 roku przez Otto van Guericke do pompowania wody z kopalń.

jednak pierwszą osobą, która użyła pompy próżniowej, aby móc wytworzyć wyładowanie jarzeniowe (plazmę) w „rurce próżniowej” był angielski naukowiec Michael Faraday w 1838 roku, który użył mosiężnych elektrod i próżni około 2 Torr. Faraday próbował udowodnić, że cała elektryczność jest tym samym rodzajem elektryczności, kiedy pojawił się na dwóch pierwszych prawach elektrochemii., Prawa te dotyczą zależności między ilością zużywanej energii elektrycznej a ilością substancji przekształconej w wyniku reakcji chemicznej. Zasady te są do dziś stosowane w elektrochemii do wytwarzania obiektów pokrytych metalem, takich jak proces PVD.,

w 1852 William Robert Grove jako pierwszy zbadał to, co stało się znane jako „rozpylanie”, chociaż inni zaobserwowali ten efekt, patrząc na wyładowania blasku. Grove użył końcówki drutu jako źródła powłoki i rozpylał osad na wysoce wypolerowaną srebrną powierzchnię, którą trzymał blisko drutu pod ciśnieniem około 0,5 Torra.,

Profesor A. W. Wright z Uniwersytetu Yale 'a napisał artykuł w American Journal of Science and Arts w 1858 roku na temat użycia czegoś, co nazywa się” Electrical deposition apparatus”, który był używany do produkcji luster. To osadzanie przypominało parowanie łuku, a nie rozpylanie. Amerykański Urząd Patentowy cytował pracę Wrighta podczas kwestionowania T., Wniosek patentowy Edisona na urządzenia do powlekania próżniowego do nakładania powłok. Były to jego fonografy z woskowym cylindrem przed ich galwanizacją. Edison wrócił i powiedział, że jego wynalazek to łuk ciągły, podczas gdy proces Wrighta to łuk pulsacyjny. Ze względu na jego zdolności perswazji można powiedzieć, że Edison jest pierwszą osobą, która komercyjnie wykorzystuje rozpylanie.

proces powlekania metodą fizycznego osadzania z fazy lotnej jest obecnie stosowany w celu przedłużenia żywotności wielu produktów., Obejmują one zamianę na PVD z bardziej tradycyjnych procesów stosowanych do powlekania części samochodowych, takich jak koła i tłoki, narzędzia chirurgiczne, wiertła i pistolety.

w świecie motoryzacji jest to lepsza i bardziej ekologiczna alternatywa dla chromowania, które wytwarza toksyczne substancje, więc dobry etyczny wybór do ochrony części w ciężarówkach i samochodach. Badania wykazały, że powłoki PVD mogą wydłużyć żywotność produktu nawet dziesięciokrotnie, dzięki czemu w niektórych przypadkach trwają dłużej niż 25 lat.