Aplikácie vákuového nanášania

úvod
Vákuum je prostredie, kde je tlak plynu menší ako okolitý. Plazma je plynné prostredie, v ktorom je dostatok iónov a elektrónov, aby tam bola značná elektrická vodivosť. Podtlaková vrstva je nanášanie filmu alebo povlaku vo vákuovom (alebo nízkotlakovom plazmovom) prostredí. Všeobecne platí, že termín sa aplikuje na procesy, pri ktorých dochádza k ukladaniu atómov (alebo molekúl) naraz, ako je napríklad fyzikálna depozícia pary (PVD) alebo nízkotlakové procesy chemického vylučovania z plynnej fázy (LP-CVD) alebo CVD s plazmovým zosilnením (PECVD). Pri PVD procesoch sa materiál, ktorý sa nanáša, pochádza z odparovania pevného alebo kvapalného povrchu. V procesoch CVD sa materiál, ktorý sa ukladá, pochádza z druhov prekurzorov chemických pár, ktorý sa rozkladá redukciou alebo tepelným rozkladom - väčšinou na horúcom povrchu.

V niektorých prípadoch materiál, ktorý sa ukladá, reaguje s plynným prostredím alebo s kódovo uloženým druhom za vzniku filmu zo zloženého materiálu, ako je oxid, nitrid, karbid alebo karbonitrid. Pri spracovaní CVD umožňuje použitie plazmy na fragmentáciu prekurzora chemických pár v parnej fáze, aby rozkladné alebo redukčné procesy prebiehali pri nižších teplotách ako pri samotnej tepelnej aktivácii. PECVD sa môže uskutočňovať pri tak nízkych tlakoch ako pri PVD spracovaní (nízkotlakové PECVD, LP-PECVD), kde sa prekurzorové pary rozkladajú hlavne v plazme. V niektorých prípadoch sa na ukladanie zliatin, kompozitov alebo zlúčenín používa hybridný proces ukladania PVD a LP-PECVD. Príkladom sú karbonitridy kovov, kde uhlík pochádza z prekurzora chemických pár, ako je acetylén; dusík pochádza z plynu; a kovu z odparovania, rozprašovania alebo odparovania oblúka pevného alebo kvapalného povrchu.

Dekoratívne a dekoratívne / opotrebované nátery
Metalíza na striktne dekoratívne účely je veľký trh. Aplikácie sa líšia od poťahovacích polymérnych pásov - ktoré sa potom prevedú na dekoračné použitie, ako sú balóniky a etikety - na metalizáciu trojrozmerných výrobkov, ako sú športové trofeje, zinkové odliatky a tvarované polymérové ​​dekoračné prípravky a kozmetické nádoby. Často sa tieto povlaky skladajú z odrazného hliníkového povlaku, ktorý je nanesený na hladký základný náter, potom je potiahnutý farbeným lakom, aby potiahla požadovanú farbu a textúru a tiež odolnosť voči korózii a opotrebovaniu.

V niektorých aplikáciách, okrem dekoračných aspektov povlaku, je potrebné, aby povlak odolal opotrebovaniu. Napríklad nitrid titánu (TiN) je zlato sfarbený a titánový karbonitrid (TiC _x Ny) sa môže v závislosti od zloženia líšiť vo farbe od zlata po fialové až čierne. Nitrid zirkónia (ZrN) má farbu z mosadze a je omnoho odolnejší voči opotrebovaniu a poškriabaniu ako mosadz. Dekoratívne / opotrebovateľné nátery sa používajú na dverný hardvér, inštalačné prípravky, módne predmety, lodný hardvér a iné takéto aplikácie.

Pevné a odolné proti opotrebovaniu
Tvrdé povlaky sa často nazývajú metalurgické povlaky a sú typom tribologického povlaku. Tvrdé povlaky sa používajú na zvýšenie efektívnosti rezania a životnosti rezných nástrojov a na zachovanie rozmerových tolerancií komponentov používaných v aplikáciách, kde môže dochádzať k opotrebovaniu, ako sú napríklad vstrekovacie formy. Navyše, povlaky môžu pôsobiť ako difúzna bariéra, pri ktorej sú vysoké teploty vyvolané pohybom medzi povrchmi alebo ochranou proti korózii v agresívnom prostredí. Existujú rôzne triedy tvrdých materiálov na poťahovanie. Patria k nim: iónicky viazané oxidy kovov (Al2O3, ZrO2 a TiO2), kovalentne viazané materiály (SiC, bór uhlík [B4C], diamanty, diamanty podobné uhlíku [DLC], TiC, AlN, CrC, zmiešané karbidové, nitridové a karbonitridové zliatiny a kubický nitrid bóru) a niektoré kovové zliatiny (kobaltový chróm hlinitý yttrium [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). V niektorých prípadoch môžu byť povlaky navrstvené na spojenie vlastností.

Tvrdé povlaky sa tiež používajú na minimalizovanie opotrebovania, ktoré sa vyskytuje v guľkových ložiskách. Povlaky odolné voči opotrebovaniu sa môžu aplikovať aj na povrchy s ľahkým alebo periodickým zaťažením. Napríklad tvrdé povlaky sa nanášajú na plasty, aby sa zlepšila odolnosť voči poškriabaniu. Aplikácie sú na tvarovaných plastových šošovkách a plastových lepenkových oblúkoch. V niektorých prípadoch môžu byť na už tvrdé povrchy, ako je sklo, použité opotrebovanie povlakov, ako je Si02 alebo Al203, na zvýšenie odolnosti voči poškriabaniu.

Ochranné nátery proti korózii
Ochrana pred agresívnym chemickým prostredím môže byť dosiahnutá niekoľkými spôsobmi. Povrch môže byť potiahnutý inertným materiálom alebo materiálom, ktorý vytvára ochranný povrch po reakcii so životným prostredím alebo materiálom, ktorý bude obetne odstránený na ochranu podkladového materiálu. Tantal, platina a uhlík sú inertné v mnohých chemických prostrediach. Napríklad, uhlíkové povlaky sa používajú na kovoch, ktoré sa implantujú do ľudského tela, aby poskytli kompatibilitu. V leteckom priemysle sú časti hliníka potiahnuté PVD procesom ukladania iónových pár (IVD), aby sa zabránilo galvanickej korózii rozdielnych materiálov v kontakte.

Chróm, hliník, kremík a MCrAlY (kde sú M zliatiny Ni, Co, Fe) budú reagovať s kyslíkom na vytvorenie koherentnej ochrannej vrstvy oxidu na povrchu. Ak kovové ióny (Fe, Cu) difundujú rýchlejšie ako kyslík cez oxid, na povrchu sa vytvorí silný oxid. Ak sa kyslík rozptýli oxidom rýchlejšie ako kovové ióny (kovy Al, Si, Ti, Zr - "ventil"), dôjde k oxidácii na rozhraní a vznikne tenký oxid. Povlaky zliatiny MCrAlY sa používajú ako ochranné nátery na lopatkách turbínových motorov lietadiel. Kadmium, hliník a zliatiny Al: Zn sa používajú ako galvanické obetné povlaky na oceli. Vákuové kadmium ("vac cad") má výhodu v porovnaní s galvanizovaným kadmiom v tom, že pri použití vákuového nanášania nie je možná krehkosť vodíka z vysoko pevnej ocele.