Kaj je fizično naparjanje (PVD)
Fizično naparjevanje (PVD) je tehnologija, ki uporablja fizikalne metode v vakuumskih pogojih za uparjanje površine trdnih ali tekočih materialov v plinaste atome, molekule ali njihovo delno ioniziranje v ione in nato nanos filmov z določenimi posebnimi funkcijami na substrat s postopkom s plinom (ali plazmo) pod nizkim{0}}tlakom.
Tehnologija PVD lahko nanese ne le kovinske filme in filme zlitin, temveč tudi spojine, keramiko, polprevodnike in polimerne filme in je nova tehnologija izdelave materialov s širokimi možnostmi uporabe. Ultra{1}}trdi filmi, pripravljeni s to tehnologijo, nimajo le izjemno visoke trdote, ampak so tudi ultratanki, odporni na visoke temperature, brez- onesnaževanja in imajo skoraj nič emisij. Primerne so za posebne zahteve glede delovanja, kot so odpornost proti obrabi, odpornost proti oksidaciji, odpornost proti koroziji in samo-mazanje na površini orodij, delov ter tornih in obrabnih delov, in so ena najbolj obetavnih in dragocenih tehnologij v današnji-tehnologiji površinskega inženirstva.
Vrste fizičnega naparjevanja
|
PVD |
Prednosti |
Slabosti |
Aplikacije |
|
Vakuumsko izparevanje |
● Preprost princip, priročno delovanje in enostaven nadzor parametrov nanašanja ● Visoka čistost filmov, primerna za preučevanje lastnosti filma ● Hitra hitrost nanašanja, visoka učinkovitost in možnost istočasnega nanašanja na več podlag ● Uporabnih materialov je veliko ● Strošek je najnižji pri PVD |
Oprijem med filmom in podlago je razmeroma slab, ponovljivost postopka pa nezadovoljiva. |
Vakuumsko izhlapevanje se uporablja za optično interferenčno prevleko, zrcalno prevleko, dekorativno prevleko, pregradne folije na fleksibilnih embalažnih materialih, prevodne folije, proti-korozijske prevleke itd. materialov z visokim in nizkim lomnim količnikom. Pri nanašanju kovin se vakuumsko uparjanje včasih imenuje tudi vakuumska metalizacija. |
|
Nanašanje z razprševanjem |
● Dober oprijem med filmom in podlago ● Visoka čistost filma ● Dobra gostota, brez por ● Uporabno za večino trdnih materialov (zlasti materiale z visokimi tališči), s širokim razponom uporabnosti materialov ● Postopek nanašanja z naprševanjem ima dobro vodljivost in ponovljivost ter je primeren za industrijsko proizvodnjo |
● Oprema je zapletena in parametre nanašanja je težko nadzorovati ● Stopnja nanosa je nizka ● Usmerjenost nanašanja ni tako dobra kot vakuumsko izparevanje ● Materiali za tarče za razprševanje so običajno dragi ● Postopek nanašanja z razprševanjem zahteva skrbno kontrolo sestave plina, da se prepreči zastrupitev tarče. Uporablja se za nanašanje kovinskih filmov na polprevodniške materiale. |
premazi na gradbenem steklu, odbojni premazi na polimerih, magnetni filmi na medijih za shranjevanje, prozorni prevodni filmi na steklu in fleksibilne mreže, maziva za suhe filme, obrabno-odporni premazi na orodjih in dekorativni premazi. |
|
Ionsko odlaganje |
● Dober oprijem med filmom in podlago ● Visoka gostota ● Dobra odpornost proti obrabi in koroziji ● Široka paleta uporabnosti materialov |
● Veliko procesnih spremenljivk je treba nadzorovati ● Težko je doseči enakomerno ionsko bombardiranje površine substrata, kar povzroči spremembe v lastnostih filma ● Podlaga je morda pre-pregreta |
Ioniranje se uporablja za nanašanje trdih prevlek, pritrjenih kovinskih prevlek, optičnih prevlek z visoko-gostoto in konformnih prevlek iz kompozitnih materialov na kompleksne površine. Uporaba ionskega nanašanja za nanašanje aluminijastih filmov na vesoljske komponente se imenuje nanašanje ionske pare. |
· Vakuumsko izparevanje
Vakuumsko izhlapevanje, znano tudi kot premaz z vakuumskim izparevanjem, je najpogostejša in široko uporabljena metoda pri pripravi filma. Njegovo načelo je uporaba zunanje toplote za uparjanje filmskega materiala (filmskega materiala) in njegovo utekočinjenje ali neposredno uparjanje v plinasto stanje in odlaganje na podlago, da se pod vakuumskimi pogoji oblikuje film. Glede na vir toplote ga lahko razvrstimo na: uporno naparjevalno prevleko, prevleko z elektronskim žarkom (EB)-, impulzno lasersko nanašanje (PLD), indukcijsko-ogrevano izparevanje itd.
· Nanašanje z razprševanjem
V vakuumskem okolju je to tehnologija prevleke, ki uporablja plinsko razelektritev za ustvarjanje ionov (Ar) in uporablja pozitivno nabite fluorove ione za bombardiranje negativno nabitega trdnega ciljnega materiala, da povzroči, da se atomi ciljnega materiala razpršijo in odložijo na površino substrata, da tvorijo film. Vakuumsko razprševanje je razvrščeno v različne vrste glede na različne naprave za razprševanje: diodno, triodno ali kvadratno razprševanje, enosmerni tok ali radiofrekvenčno razprševanje, magnetronsko razprševanje, reaktivno razprševanje, razprševanje z ionskim žarkom itd. Med njimi se široko uporablja magnetronsko razprševanje, vključno z enosmernim ravninskim magnetronskim razprševanjem, cilindričnim ciljnim magnetronom naprševanje, ne{2}}ravnotežno magnetronsko naprševanje, magnetronsko naprševanje z impulznim enosmernim tokom, radiofrekvenčno magnetronsko naprševanje in srednjefrekvenčno magnetronsko naprševanje itd.
· Ioniranje
Ioniranje je ena najhitreje-rastočih in najbolj razširjenih tehnologij premazovanja. Filmski material (filmski material) se spremeni iz trdnega v plinasto stanje na podoben način kot pri naparjevalnem nanosu ali naprševanju, vendar plinasti filmski material sodeluje pri žareči razelektritvi skupaj z delovnim plinom med kasnejšim transportom, nekaj pa se ionizira v ione in elektrone, ioni in nevtralni delci pa se odlagajo na negativno nabito podlago, da tvorijo film. Ioniranje lahko v bistvu razdelimo v tri kategorije: plazemsko ionsko nanašanje, nanašanje z obločno paro in žarkovno ionsko nanašanje. Najbolj tipična značilnost, ki razlikuje ionsko prevleko od prevleke z izparevanjem in naprševanjem, je: ① Pri ionski prevleki so atomi materiala plinastega filma podvrženi procesu disociacije, ② Pri ionski prevleki substrat običajno uporabi negativno pristranskost. Če sta ta dva pogoja izpolnjena, lahko nanos v osnovi uvrstimo med ionske.
Pogoste aplikacije
Obseg uporabe fizikalnega naparjevanja (PVD) se povečuje. Filmi so običajno razvrščeni v različne kategorije:
Barvni PVD premazi: izboljšajo vzdržljivost, estetiko in vrednost izdelkov
Visoko{0}}zmogljivi premazi: odporni na vročino/mraz/tlake/odporni na vodni kamen/odporni proti koroziji, biokompatibilnost
Diamant-kot ogljik: povečajte vzdržljivost, zmanjšajte trenje ali izboljšajte videz
Kromovi nadomestki PVD: lepa, trpežna in varna alternativa trdemu kromu
Bakrena prevleka: baker se lahko uporablja zaradi njegovega edinstvenega videza in antibakterijskih lastnosti
