av Ian Desmond
detta uppenbarligen otroligt moderna efterbehandling har sitt ursprung i sjuttonhundratalet.
fysisk Förångningsdeposition (PVD) är en teknik som används för att deponera tunna filmer av en atom (eller en molekyl) åt gången på olika ytor, ofta metall, för att ge dem en hård hållbar beläggning. Källan till beläggningen är fysisk som är en fast eller flytande i stället för kemisk som i den alternativa beläggningsprocessen av kemisk Förångningsdeposition (CVD).,
PVD-processer utförs under vakuumförhållanden. Processen innebär fyra steg: det här är avdunstning, transport, reaktion, deponering.
avdunstning – ett mål bombarderas av en hög energikälla såsom en stråle av elektroner eller joner. Detta lossnar atomer från målets yta, ”förångas” dem och deponerar därför materialet på arbetsstycket.
Transport-det här är rörelsen av de förångade atomerna från målet till substratet eller det stycke som ska beläggas.,
reaktion – i de fall där metall är målet kommer PVD-beläggningarna att bestå av metalloxider, nitrider, karbider och liknande material. Atomer av metall kommer sedan att reagera med den valda gasen under transportfasen. De gaser som används i ovanstående beläggningar kan vara syre, kväve och metan.
Deposition – det här är när beläggningen byggs upp och binds till ytan av substratet. Det tränger även in i ytan något, för att ge en bestående vidhäftningsnivå.
PVD sorter listas nedan.,
- katodisk Bågdeposition: detta innebär en elektrisk ljusbåge med hög effekt som spränger in i högjoniserad ånga som ska deponeras på den avsedda produkten.
- elektronstråle fysisk förångningsdeposition: materialet upphettas till ett högt ångtryck genom elektronbombardering i ”högt” vakuum. Materialet deponeras av kondensationsprocessen på produkten.
- Förångningsdeposition: materialet upphettas till ett högt ångtryck genom elektriskt resistiv uppvärmning i ”lågt” vakuum.,
- pulsad laseravsättning: i detta fall används en högeffektslaser för att smälta material från målet till en ånga för deponering.
- Sputteringsavsättning: i vilken en glöd plasma urladdning (vanligtvis lokaliserad runt ”målet” av en magnet) bombarderar materialet sputtring några bort som en ånga för att åstadkomma avsättning av beläggningen.
PVD: s historia är nära kopplad till upptäckten av el magnetismens kraft samt förståelsen av gasformiga kemiska reaktioner., Den första kolvtypen vakuumpumpen uppfanns 1640 av Otto van Guericke för att pumpa vatten ur gruvor.
men den första personen att använda en vakuumpump för att kunna bilda en glödutsläpp (plasma) i ett” vakuumrör ” var engelsk forskare Michael Faraday 1838 som använde mässingselektroder och ett vakuum på cirka 2 Torr. Faraday försökte bevisa att all el är samma typ av el när han hände på de två första lagarna för elektrokemi., Dessa lagar handlar om förhållandet mellan mängden el som används och mängden ämne som omvandlas genom en kemisk reaktion. Dessa principer används fortfarande i elektrokemi idag för att göra metallbelagda föremål som PVD-processen.,
Michael Faraday – första person för att skapa en ”glow discharge” i ett vakuumrör
Otto Von Guericke – uppfinnare av den första kolvtypen vaccuum pump
1852 William Robert Grove var en av de första person som skapade en ”glow Div” I ett vakuumrör
den första att studera vad som blev känt som ”sputtring” även om andra hade observerat denna effekt genom att titta på glödutsläpp. Grove använde en spets av tråd som beläggningskälla och sprutade en insättning på en högpolerad silveryta som han höll nära tråden vid ett tryck på ca 0,5 Torr.,
William Robert Grove. Den första som studerar ”sputtring”
Thomas Edison. Första personen att göra kommersiell användning av sputtring
Professor A. W. Wright från Yale University skrev ett papper i American Journal of Science and Arts 1858 om användningen av något som kallas en ”elektrisk deponeringsapparat” som användes för att göra speglar. Denna avsättning liknade bågförångning snarare än sputtring. Den amerikanska patentverket citerade Wrights arbete när man utmanar T., Edisons patentansökan för vakuumbeläggningsutrustning för att deponera beläggningar. Dessa var för hans vaxcylindriga fonografer innan de elektropläterades. Edison kom tillbaka och sa att hans uppfinning var en kontinuerlig båge medan Wrights process var pulsad båge. På grund av hans övertalningsförmåga kan Edison sägas vara den första personen att göra kommersiell användning av sputtering.
den fysiska beläggningsprocessen för förångningsbeläggning används för närvarande för att förlänga livslängden för ett antal produkter., Dessa inkluderar byta till PVD från mer traditionella processer som används för att belägga bildelar som hjul och kolvar, kirurgiska verktyg, borrkronor och vapen.
i motorvärlden är det ett bättre och grönare alternativ till förkromning som producerar giftiga ämnen så ett bra etiskt val för att skydda delar på lastbilar och bilar. Studier har visat att PVD-beläggningar kan förbättra livslängden för en produkt med upp till tio gånger vilket gör dem pågå i mer än 25 år i vissa fall.