Salutan Vakum (Teknologi PVD)

Salutan vakum (teknologi PVD)

1. Pembangunan teknologi salutan vakum

Teknologi salutan vakum tidak bermula untuk masa yang lama. Pada tahun 1960-an, teknologi CVD (kimia pemendapan wap) telah digunakan untuk alat pemotong karbida. Oleh kerana teknologi perlu dijalankan pada suhu tinggi (suhu proses lebih tinggi daripada 1000 ° C), jenis salutan adalah tunggal dan mempunyai batasan yang besar, jadi ia tidak dipopularkan pada mulanya. Pada penghujung tahun 1970-an, teknologi PVD (pemendapan wap fizikal) mula muncul, dan teknologi salutan PVD berkembang dengan pesat dalam tempoh 20 hingga 30 tahun yang singkat. Sebabnya adalah seperti berikut:

(1) ia membentuk membran dalam rongga yang dimeterai vakum, dan hampir tidak ada masalah pencemaran alam sekitar, yang kondusif untuk perlindungan alam sekitar;
(2) ia boleh mendapatkan permukaan yang cerah dan mewah. Dalam warna, terdapat warna tujuh warna, perak, telus, emas, hitam dan warna dari emas ke hitam, yang boleh memenuhi pelbagai keperluan hiasan;
(3) pelapis seramik dan pelapis komposit dengan kekerasan tinggi dan rintangan haus yang sukar diperolehi dengan kaedah lain boleh diperoleh dengan mudah. Apabila digunakan untuk perkakas dan acuan, hayat perkhidmatan dapat dua kali ganda dan kesan kos rendah dan pendapatan tinggi dapat dicapai.
(4) Selain itu, teknologi salutan PVD mempunyai dua ciri-ciri suhu rendah dan tenaga yang tinggi, dan boleh membentuk filem pada hampir mana-mana substrat. Oleh itu, tidak menghairankan bahawa teknologi salutan PVD mempunyai pelbagai aplikasi dan pembangunan pesat.

Dengan teknologi salutan vakum, PCVD (pemendapan wap fizikokimia), mt-cvd (pemendapan wap kimia suhu sederhana) dan teknologi baru yang lain telah muncul. Pelbagai peralatan salutan dan proses salutan telah muncul dengan cara yang tidak berkesudahan. Pada masa ini, terdapat dua kaedah PVD matang: plating multiarc dan magnetron sputtering. Peralatan penyaduran pelbagai arka adalah mudah dalam struktur dan mudah untuk digunakan. Kelemahan penyaduran pelbagai arka ialah apabila ketebalan salutan mencapai 0.3um, kadar pemendapan adalah dekat dengan refleksi di bawah keadaan salutan suhu rendah dengan bekalan kuasa tradisional DC, dan pembentukan filem menjadi sangat sukar. Selain itu, permukaan membran menjadi kabur. Satu lagi kelemahan penyaduran berbilang arka adalah bahawa logam itu menguap selepas lebur, jadi zarah pemendapan adalah lebih besar, ketumpatannya lebih rendah, dan rintangan haus lebih buruk daripada spontan magnetron. Ia boleh dilihat bahawa salutan pelbagai arka dan salutan magnetron sputtering mempunyai kelebihan dan keburukan masing-masing. Dalam usaha untuk memberikan permainan penuh kepada kelebihan mereka dan saling melengkapi antara satu sama lain, mesin salutan yang mengintegrasikan teknologi multi-arc dan teknologi magnetron muncul. Dalam proses ini, satu kaedah baru penyaduran pelbagai arka dipersembahkan, dan kemudian salutan itu ditebang oleh magnetron yang sputtering, dan akhirnya warna salutan permukaan stabil dengan penyaduran multi arka.

2. Prinsip teknikal

PVD (Deposisi Wap Fizikal) dibahagikan kepada penyejatan vakum Deposiasi, pemendapan vakum pemendapan dan pemendapan ion vakum. Kami biasanya mengatakan bahawa salutan PVD, merujuk kepada salutan ion vakum dan sputtering vakum; Biasanya kata salutan NCVM, merujuk kepada salutan penyejatan vakum.

Prinsip asas penyejatan vakum: di bawah keadaan vakum, aloi logam dan logam diuapkan, dan kemudian didepositkan pada permukaan substrat. Kaedah penyejatan biasanya digunakan untuk pemanasan rintangan, dan rasuk elektron mengebom bahan penyaduran untuk mengewap ke fasa gas, dan kemudian didepositkan pada permukaan substrat. Secara sejarah, penyejatan vakum adalah teknologi terawal yang digunakan dalam kaedah PVD.

Prinsip asas salutan sputtering: di bawah keadaan vakum gas argon (Ar), argon akan menjadi cahaya yang dilepaskan. Pada masa ini, atom argon (Ar) akan mengionkan ke dalam ion argon (Ar). Di bawah tindakan tenaga medan elektrik, ion argon akan mempercepatkan pengeboman sasaran katod yang dibuat daripada bahan penyaduran, yang akan dibuang dan disimpan di permukaan bahan kerja. Ion insiden salutan sputtering umumnya diperolehi oleh pelepasan cahaya dalam julat l0-2 Pa ~ 10Pa. Oleh itu, semasa penerbangan ke substrat, zarah-zarah bercampur-campur cenderung bertabrakan dengan molekul gas di dalam ruang vakum, menjadikan arah gerakan bergerak rawak dan filem yang disimpan mudah seragam.

Prinsip asas penyaduran ion: di bawah keadaan vakum, menggunakan beberapa jenis teknologi pengionan plasma, supaya ion penyaduran sebahagian ionisasi ke dalam ion, pada masa yang sama menghasilkan banyak tenaga neutral tenaga yang tinggi, dalam substrat penyaduran ditambah bias negatif. Dengan cara ini, di bawah tindakan bias negatif yang mendalam, ion-ion didepositkan ke permukaan substrat untuk membentuk filem nipis.

Memproses langkah-langkah teknologi PVD

1. Pembersihan bahan kerja: argon digunakan untuk pelepasan cahaya apabila kuasa dc disambungkan dan argon dibombardir dengan ion argon, yang akan membahagikan zarah dan kotoran pada permukaan bahan kerja.
2. Gasifikasi penyaduran: iaitu, selepas ac, penyaduran menyejat.
3. Migrasi ion penyaduran: atom, molekul atau ion yang dibekalkan oleh sumber gasifikasi tergesa-gesa ke bahan kerja pada kelajuan tinggi selepas perlanggaran dan medan elektrik voltan tinggi;
4. Penetapan atom, molekul atau ion penyalur pada substrat: apabila jumlah ion penyejatan pada permukaan bahan kerja melebihi jumlah ion yang dipancarkan, ia secara beransur-ansur berkumpul untuk membentuk lapisan salutan dengan tegas berpegang pada permukaan bahan kerja .
Selepas pengionan zarah penyaduran ion, bahan penyejatan mempunyai tiga ribu tenaga kinetik lima ribu voltan elektron, artifak pengeboman berkelajuan tinggi, bukan sahaja kelajuan deposit yang cepat, dan dapat menembusi permukaan, membentuk lapisan penyebaran matriks , kedalaman penyebaran antara muka penyaduran ion akan menjadi empat hingga lima mikron, iaitu, daripada penyebaran salutan vakum biasa dalam kedalaman puluhan kali, bahkan seratus kali, dan berpegang pada satu sama lain dengan begitu pantas.

Kelebihan prestasi produk

1. Ciri-ciri teknikal

(1) Filem PVD boleh disalut secara langsung pada keluli tahan karat dan aloi keras. Untuk cincin mati yang agak lembut seperti aloi zink, tembaga dan besi, penyaduran kromium kimia harus dilakukan terlebih dahulu, dan kemudian penyaduran PVD sesuai. Walau bagaimanapun, penyaduran PVD selepas penyaduran air mudah untuk gelembung, dan kadar kecacatan adalah tinggi.
(2) suhu pemprosesan salutan PVD khas berkisar antara 250 ℃ hingga 450 ℃;
(3) jenis lapisan dan ketebalan menentukan masa proses, masa proses am ialah 3 ~ 6 jam;
(4) ketebalan lapisan PVD ketebalan mikron gred, ketebalan yang lebih nipis, purata 0.3 mu m ~ 5 mikron, ketebalan lapisan membran lapisan hiasan biasanya 0.3 mu m ~ 1 mu m, jadi ia hampir tidak menjejaskan saiz asal bahan kerja menaikkan semua jenis sifat fizikal dan sifat kimia pada permukaan bahan kerja, dan dapat mempertahankan ukuran bahan kerja, tidak perlu lagi setelah pemprosesan plating;
(5) Teknologi PVD bukan sahaja meningkatkan kekuatan ikatan di antara filem salutan dan bahan substrat, tetapi juga mengembangkan komponen salutan dari generasi pertama TiN ke TiC, TiCN, ZrN, CrN, MoS2, TiAlN, TiAlCN, tin-aln, CNx , DLC dan lapisan komposit ta-c, membentuk kesan permukaan warna yang berbeza.
( 6) pada masa ini warna-warna lapisan filem boleh dibuat ialah emas gelap, emas ringan, kopi, gangsa, g- ray, hitam, kelabu-hitam, tujuh warna, dan lain-lain. Warna penyaduran boleh dikawal dengan mengawal parameter dalam proses salutan. Selepas salutan, nilai warna boleh diukur dengan instrumen yang berkaitan, supaya warna dapat ditentukan untuk menentukan sama ada warna bersalut memenuhi keperluan.

2. Kelebihan teknikal

(1) lapisan pelekat prestasi adalah baik
Dalam salutan vakum biasa, hampir tidak ada hubungan antara permukaan bahan kerja dan salutan, seolah-olah sepenuhnya dipisahkan. Penyaduran ion, pengekstrakan ion artifak berkelajuan tinggi, mampu menembusi permukaan, membentuk lapisan penyebaran matriks mendalam, kedalaman penyebaran antara muka penyaduran ion adalah empat hingga lima mikron, selepas penyaduran ion spesimen untuk ujian tegangan menunjukkan bahawa semua cara untuk patah, penyaduran dengan pemanjangan plastik logam matriks, tanpa mengelupas atau mengelupas, dapat dilihat betapa kuatnya lekatan, seragam lapisan membran, padat.
(2) kapasiti penggulungan dan penyaduran yang kuat
Semasa penyaduran ion, zarah penyejat bergerak di sepanjang arah medan elektrik dalam bentuk ion yang dikenakan. Oleh itu, di mana terdapat medan elektrik, salutan yang baik boleh didapati, yang mana lebih baik daripada salutan vakum biasa yang hanya dapat diperolehi dalam arah langsung. Oleh itu, kaedah ini sangat sesuai untuk lubang dalaman, alur dan sendi sempit bahagian bersalut. Kaedah lain sukar untuk penyaduran bahagian. Dengan salutan vakum biasa hanya boleh menyalakan permukaan langsung, zarah penyejatan seperti tangga mendaki, hanya boleh naik tangga; Dan penyaduran ion boleh menjadi seragam di belakang bahagian penyaduran dan lubang dalam, ion yang dikenakan seperti helikopter, boleh terbang sepanjang laluan yang ditetapkan ke mana-mana tempat dalam radius aktivitinya.

(2) kualiti salutan yang baik
Salutan ion penyaduran adalah padat, tanpa lubang jarum, gelembung dan juga ketebalan. Malah permukaan dan alur tepi boleh disalut walaupun, tidak membentuk tumor logam. Bahagian seperti thread juga boleh disalut, dengan kekerasan yang tinggi, rintangan haus yang tinggi (pekali geseran rendah), rintangan kakisan yang baik dan kestabilan kimia, kehidupan filem lebih lama; Pada masa yang sama, filem itu dapat meningkatkan kemunculan sifat hiasan bahan kerja.
(4) proses pembersihan dipermudahkan
Kebanyakan proses salutan yang sedia ada memerlukan pembersihan ketat bahan kerja terlebih dahulu. Walau bagaimanapun, proses penyaduran ion itu sendiri mempunyai peranan pembasmian ion, dan peranan ini diteruskan sepanjang proses salutan. Efek pembersihan yang sangat baik, boleh membuat salutan secara langsung dekat dengan substrat, berkesan meningkatkan lekatan, memudahkan kerja pembersihan pra-plating.

(5) pelbagai bahan penyaduran
Penyaduran ion digunakan untuk menggunakan ion-ion tenaga tinggi untuk membombardir permukaan bahan kerja, supaya sejumlah besar tenaga elektrik di permukaan bahan kerja menjadi tenaga panas, untuk mempromosikan penyebaran tisu permukaan dan tindak balas kimia. Walau bagaimanapun, keseluruhan bahan kerja, terutamanya pusat bahan kerja, tidak terjejas oleh suhu tinggi. Oleh itu, proses salutan ini mempunyai pelbagai aplikasi dan batasan kecil. Secara amnya, pelbagai logam, aloi dan beberapa bahan sintetik, bahan penebat, bahan termosensitif dan bahan lebur tinggi boleh disalut. Boleh disalut pada logam kerja logam nonmetal atau logam, juga boleh dilapisi pada nonmetal atau nonmetal, bahkan dapat dilapisi plastik, getah, kuarsa, seramik dan sebagainya.

Prospek dan aplikasi pasaran

Aplikasi teknologi salutan PVD kebanyakannya dibahagikan kepada dua kategori: penyaduran hiasan dan penyaduran alat.
1. Penyaduran hiasan
Tujuan penyaduran hiasan: terutamanya untuk meningkatkan kemunculan bahan kerja hiasan dan warna, pada masa yang sama untuk membuat bahan kerja lebih tahan kakisan tahan dan melanjutkan hayat perkhidmatannya; Aspek ini memohon profesi perkakasan setiap domain, seperti perkakasan pintu dan tingkap, kunci, perkakasan perkakas kebersihan dan sebagainya.

2.Tools berlapis
Tujuan penyaduran alat: terutamanya untuk meningkatkan kekerasan permukaan dan rintangan haus bahan kerja, mengurangkan pekali geseran permukaan, meningkatkan hayat perkhidmatan bahan kerja; Aspek ini digunakan terutamanya dalam pelbagai alat pemotong, alat ganti (seperti alat ganti, peluncur, pemotong penggilingan, gerudi dan sebagainya) dan produk lain.

IKS PVD, pembuatan mesin salutan vakum dari China, hubungi: iks.pvd@foxmail.com