خدمات آبکاری pvd یا خلا به چه صورت است؟ در سال های اخیر علم پوشش ها و لایه های نازک به یکی از مهم ترین حوزه ها تبدیل شده است. اهمیت پوشش ها و توسعه مواد جدید در صنعت منجر به پیشرفت ها و نوآوری های قابل توجهی در فناوری لایه نازک و پوشش شده است. در حال حاضر با افزایش ناگهانی پیشرفت‌ها در میکروالکترونیک، اپتیک و نانوتکنولوژی، توسعه لایه‌ها و پوشش‌های نازک با ضخامت‌های بین یک تا چند میکرون رواج یافته است.
این پوشش ها در چندین شاخه ساختمانی و تولیدی ضروری هستند، مانند: پوشش های محافظ در برابر خوردگی و عایق حرارتی، بهبود عمر ابزار و محافظت از مواد در برابر اثرات مخرب جوی و حرارتی. در حال حاضر نیاز به پوشش مواد و دستگاه های مختلف که دائما در حال تغییر و افزایش است، منجر به ایجاد فرصت هایی برای توسعه فرآیندها، مواد اولیه و فناوری های جدید شده است. بنابراین، فعالیت‌های تحقیقاتی گسترده‌ای برای توسعه قابلیت‌های بالقوه در خواص فیزیکی و شیمیایی ریزساختارها و بهبود عملکرد پوشش‌ها در کاربردهای مختلف مورد نیاز است.
فرآیندهای پوشش دهی متفاوتی وجود دارد که همگی از فرآیندهای صرفا شیمیایی یا فیزیکی منشا می گیرند. مهمترین فرآیندهای پوشش بر اساس روشهای شیمیایی فاز مایع، روشهای شیمیایی فاز گاز، تخلیه تابشی و روشهای تبخیر است. اخیراً فرآیندهای جدیدی با استفاده از ترکیبی از چندین فرآیند پوشش دهی مختلف توسعه یافته است. ترکیب چندین روش طراحی و کنترل ریزساختار و خواص پوشش ها را آسان تر و بهتر می کند.
فناوری PVD تولید پوشش های با کیفیت را تضمین می کند، کیفیت این فناوری هنوز با استفاده از روش های مرسوم تصفیه سطح به دست نیامده است. در سال گذشته توجه ویژه ای به فناوری PVD برای سازگاری با محیط زیست شده است. این فناوری به دلیل ارضای نیازهای صنعتی به مواد و پوشش ها نیز مورد توجه است. این تمرکز با استفاده از پیشرفت های جدید در تجهیزات و انواع لایه های ایجاد شده به دست آمده است که منجر به خواص و عملکرد بهتر شده است.
مواد و پوشش های صنعتی در درجه اول در معرض دمای عملیاتی بالایی قرار دارند که ممکن است به دلیل دمای بالای محیط یا گرمای تولید شده در اثر اصطکاک باشد. برای مثال، پوشش‌های نازک سخت PVD معمولاً برای ابزارهای برش اعمال می‌شوند. این ابزارها در معرض بارهای زیاد و گرمای ناشی از اصطکاک قرار دارند.
حرارت دادن پوشش می تواند اثر موقت یا دائمی بر خواص آن داشته باشد. مشاهده شده است که سختی پوشش های PVD در اثر گرم شدن کاهش می یابد و با سرد شدن مجدد افزایش می یابد. اما سختی نهایی در نهایت به دلیل آسیب دائمی کمتر از مقدار اولیه خواهد بود.
PVD یا آبکاری در خلا چیست؟
اصطلاح PVD به مجموعه ای از فرآیندهای فیزیکی اطلاق می شود که از فاز بخار برای پوشش استفاده می کنند، در این فرآیند رشد لایه با تبخیر یا کندوپاش با اتم ها و مولکول ها و یون های برانگیخته که در پلاسمای تشکیل شده هستند، این اتفاق می افتد.
هدف از این فرآیند ایجاد یک لایه نازک متشکل از فلزات اولیه، آلیاژها، نیتریدها، اکسیدها، کاربیدها، بوریدها، سولفیدها، سیلیکات ها، فلوریدها یا ترکیبی از آنهاست. در رسوب گذاری فیزیکی یا PVD، پوشش ها بر روی سطوح جامد با تراکم عناصر و ترکیبات از فاز گاز تولید می شوند. تبخیر خلاء رایج ترین روش برای تهیه لایه های بسیار تمیز در شرایط نسبتاً کنترل شده است.
بسته به وضعیت مواد اولیه (جامد، مایع، گاز) مورد استفاده در اجرای یک پوشش، روش های مختلفی برای ایجاد پوشش های جامد و مقاوم وجود دارد. در برخی موارد مانند روش سل ژل مواد اولیه مایع و در روشی دیگر مانند اسپری پلاسما و HVOF مواد اولیه جامد یا نیمه جامد و در نهایت در روش های CVD و PVD. مواد خام مورد استفاده در مراحل لایه آدرس در حالت گازی هستند.
دامنه کاربرد پوشش ها برای روش PVD بسیار گسترده است. از پوشش روی قطعات پلاستیکی در دمای 50 درجه سانتیگراد گرفته تا پوشش های سرامیکی و کاربید فلزی که در دمای 500 درجه سانتیگراد اجرا می شود.
انواع فرآیندهای پیشرفته و مدرن آبکاری pvd یا خلا
روش های مختلفی برای افزایش مقاومت در برابر خوردگی یا مقاومت در برابر سایش یا مشکلات اصطکاک وجود دارد که روی سطح اعمال می شود. برخی از این روش ها جایگزین بسیار خوبی برای پوشش های معمول در صنعت هستند.
1- پوشش به روش تبخیر سطحی Evaporation Deposition
فرآیندی است که در آن ابتدا مواد از قطعه ای با مقاومت الکتریکی در شرایط خلاء کم گرم می شوند و سپس بر روی سطح قطعه رسوب می کنند.
2- پوشش فیزیکی بخار توسط پرتو الکترونی Electron Beam PVD
فرآیندی که در آن ابتدا باید مواد پوشش دهنده از منبعی تحت شرایط خلاء بالا، بمباران الکترونی و فشار بخار بالا تبخیر شوند و سپس عملیات پوشش دهی انجام شود.
3- پوشش توسط کاتد پرانی Sputter Deposition
در این فرآیند، یک محیط پلاسمایی داغ، پرانرژی و خنثی، مواد پوشش را بمباران و تبخیر می کند.
4- پوشش به روش قوس کاتدی Cathodic Arc Vapor Deposition
این فرآیندی است که در آن مواد پوسته هدف با استفاده از یک قوس الکتریکی مستقیم و پر انرژی به حالت بخار تبدیل می شود.
انواع پوشش دهی PVD
نانوساختارها و نانوکامپوزیت هایی که به عنوان پوشش PVD مورد استفاده قرار گرفته اند به دلیل خواص فیزیکی و شیمیایی استثنایی خود بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. لایه های نازک و پوشش های PVD خواص بهبود یافته ای مانند مقاومت در برابر خوردگی، مقاومت در برابر سایش و سختی و اصطکاک خوب دارند. فرآیندهای پوشش PVD برای بسیاری از اهداف کاربردی مانند صنعتی، خودروسازی و هوافضا در حال توسعه هستند.
-
رسوب دهی فیزیکی بخار(PVD)
فرآیند PVD در خلاء بالا و دمای بین 150 تا 500 درجه سانتیگراد انجام می شود. از نظر مشاهداتی، پس از شروع رشد آهسته‌تر از CVD، تکنیک‌های فیزیکی (PVD) واقعاً در اواخر دهه 1970 شروع به کار کردند. در سال 1976، تنها یک ترکیب (TiN) به عنوان پوشش در این روش استفاده شد. این تعداد در سال 1983 به سه ترکیب افزایش یافت (TiCn و CrN اضافه شد) و تا سال 2003 بیش از 40 ترکیب با استفاده از این روش ته نشین شد و این تعداد در سال 1011 به بیش از 100 ترکیب رسیده است.
-
تبخیر حرارتی(TE)
1- رسوب لیزر پالسی (PLD)
پرتو لیزر به صورت یک پالس روی سطح جامد هدف متمرکز می شود. جذب زیاد تابش الکترومغناطیسی توسط جامد منجر به تبخیر سریع ماده مورد نظر می شود. مواد تبخیر شده شامل گونه های بسیار برانگیخته و یونیزه شده هستند. اگر تبخیر در محیط خلاء انجام شود، ذرات تبخیر شده به صورت یک ستون پلاسمای درخشان در مقابل سطح رسوب مورد نظر ظاهر می شوند. با دستکاری شرایط رسوب گذاری در این روش، می توان نانوذراتی را در اندازه های دلخواه تولید کرد و بر روی بستر رسوب کرد.
2- رسوب بخار فیزیکی پرتو الکترونی (EB-PVD)
در این فرآیند، ماده مورد نظر توسط یک پرتو الکترونی تولید شده توسط یک رشته تنگستن در شرایط خلاء بمباران می شود. پرتو الکترونی اتم ها را از سطح ماده تبخیر می کند و این اتم ها سپس به صورت رسوبات جامد بر روی سطح مورد نظر در داخل محفظه خلاء رسوب می کنند و لایه نازکی از مواد آند در بالای آن قرار می گیرد.
یکی از مزایای بارز این روش این است که امکان انتقال انرژی به منبع در هنگام گرمایش هدف را فراهم می کند و راندمان آن در رسوب مواد خالص تبخیر شده بر روی بستر بسیار بالاست. همچنین نرخ رسوب در این فرآیند می تواند از مقادیر بسیار کم در محدوده نانومتر بر دقیقه تا مقادیر بالای چندین میکرومتر در دقیقه متغیر باشد.
راندمان مصرف مواد نیز نسبت به روش های دیگر بالا است و این فرآیند ساختار و مورفولوژی فیلم تشکیل شده را کنترل می کند. با توجه به نرخ رسوب بالا، این روش پتانسیل استفاده برای استفاده از عایق حرارتی و پوشش های ضد سایش مورد استفاده در صنایع هوافضا و ساخت ابزار، پوشش های سخت در صنعت الکترونیک و فیلم های نوری برای صنایع نیمه هادی را دارد.
-
رسوب دهی پاششی
1- پاشش با اشعه یونی
در روش کندوپاش پرتو یونی، از یک منبع یونی برای تولید یک پرتو یونی نسبتاً متمرکز استفاده می شود که به سمت قسمت هدفی که از آنجا کندوپاش انجام می شود، هدایت می شود. منبع یون از یک آند و یک کاتد تشکیل شده است. اعمال یک ولتاژ میدان بالا در حدود 10-2 کیلو ولت به آند، میدان الکترواستاتیکی را در داخل منبع یونی ایجاد می کند که الکترون ها را در اطراف یک نقطه زینی در مرکز منبع به دام می اندازد.
با تزریق گاز آرگون به منبع، میدان الکترونی قوی گاز را یونیزه می کند و پلاسما در داخل منبع ایجاد می شود. سپس یون ها از ناحیه آند شتاب گرفته و به سمت سوراخ خروجی (کاتد) حرکت می کنند و یک پرتو یونی موازی ایجاد می شود. تشعشع به دست آمده به مواد هدف حمله می کند و این مواد را بر روی زیرلایه می پاشد، پوشش روی دیواره های داخلی لوله ها دارای چسبندگی خوب و رسوب فشرده است، اما اگر قطر لوله کوچک یا طول آن زیاد باشد. استفاده از این روش پیچیده خواهد بود.
2- پاشش مگنترونی
کندوپاش مگنترون یک فرآیند PVD است که در آن یک پلاسما ایجاد می‌شود و یون‌های دارای بار مثبت آن با استفاده از میدان الکتریکی و مغناطیسی به سمت یک الکترود با بار منفی یا “هدف” شتاب می‌گیرند. یون های مثبت با پتانسیل هایی در محدوده صدها تا هزاران الکترون ولت شتاب می گیرند و با نیروی کافی برای بیرون راندن اتم های هدف به الکترود منفی برخورد می کنند.
این اتم ها از سطح هدف به صورت توزیع کسینوس پراکنده شده و بر روی سطوحی که در محدوده کندوپاش مگنترون قرار دارند، قرار دارند. در موارد رسوب کربن، قدرت کندوپاش مگنترون ثابت نگه داشته می شود.
-
رسوب تبخیری قوسی
1- رسوب قوسی در خلاء
رسوب قوس خلاء یا قوس PVD یکی دیگر از روش های رسوب فیزیکی بخار است که در آن از قوس الکتریکی برای تبخیر مواد از سطح هدف کاتدی استفاده می شود. سپس مواد تبخیر شده روی یک بستر می‌نشیند و یک لایه نازک را تشکیل می‌دهد. با استفاده از این فناوری می توان فیلم های فلزی، سرامیکی و کامپوزیت را رسوب داد.
فرآیند تبخیر با یک حمله قوس الکتریکی با جریان بالا و ولتاژ پایین به سطح هدف آغاز می شود. در این حالت در ناحیه کوچکی از سطح کاتد هدف که به «نقطه کاتدی» معروف است، انرژی متمرکز شده و دما به شدت افزایش می یابد (حدود 15000 درجه سانتیگراد).
این اتفاق باعث می شود که مواد کاتد تبخیر شده با سرعت بسیار بالا (10 کیلومتر بر ثانیه) از این نقطه پرتاب شده و سوراخی روی سطح کاتد ایجاد شود. نقطه فقط برای چند لحظه فعال است و سپس قوس روی نقطه دیگری نزدیک به نقطه قبلی متمرکز می شود.
2- رسوب قوسی فیلتر شده
منبع تشکیل رسوب در روش قوس کاتدی فیلتر خلاء یک پلاسمای یونیزه است. در این روش جریان قوس می تواند تا A300 باشد که برای رسوب دادن عناصر مختلف بر روی سطح ایده آل است. پلاسمای یونیزه شده با استفاده از میدان الکترومغناطیسی هدایت می شود و پس از عبور از فیلتر ذرات درشت 90 درجه، رسوبی عاری از عیب و نقص بر روی بستر باقی می گذارد.
از این روش برای به دست آوردن پوشش های متراکم، محافظ، تزئینی، نانوکامپوزیت، نانوساختار و چند لایه استفاده می شود. فرآیند رسوب قوس کاتدی فیلتر شده (FCVAD) کنترل بهتری بر نحوه رشد پوشش PVD روی بستر با جلوگیری از رسوب چند عاملی فراهم می کند.
-
کاشت یون یا رسوب اشعه یونی (IBD)
رسوب پرتو یونی (IBD) از یک منبع یون فعال و گسترده استفاده می کند که به طور مداوم بر روی یک هدف فلزی یا دی الکتریک برای کندوپاش متمرکز است. مواد پاشیده شده از هدف بر روی یک بستر رسوب می کند و یک لایه نازک را تشکیل می دهد. علاوه بر این، در بسیاری از کاربردها یک منبع یون اضافی یا IAD وجود دارد که بر روی بستر متمرکز شده و یون‌های نجیب یا فعال متحرک را روی سطح فیلم در حال رشد قرار می‌دهد.
IAD به طور قابل توجهی استحکام، پایداری، خواص دی الکتریک و خواص نوری فیلم های اکسید فلزی و نیترید را افزایش می دهد. هر یون یک اتم یا مولکول است، بنابراین مقدار یون تجمع یافته در سطح نسبت به زمان برابر با انتگرال شار خواهد بود و این مقدار را دوز می نامند. از آنجایی که جریان کاشت یون بر حسب میلی آمپر است، انرژی یون های کاشته شده حدود 10 تا 500 کیلوالکترون ولت است. انرژی یون، ماده یون و نوع زیرلایه تعیین کننده عمق نفوذ یون است.
چرا باید از خدمات روکش خلاء pvd استفاده کنیم؟
وجود آبکاری بر روی این قطعات باعث می شود تا آنها بسیار مقاوم و مستحکم باشند که در نتیجه رطوبت و سایر عوامل محیطی تاثیری بر آنها نخواهد داشت. علاوه بر این، استفاده طولانی مدت باعث سایش و خوردگی نخواهد شد. اگرچه قیمت این محصولات در مقایسه با سایر نمونه های بدون روکش بالاتر بوده و از نظر ظاهری تفاوتی بین آنها وجود ندارد، اما قطعا کیفیت بالاتری دارد و ارزش خرید را دارد. پس بهتر است ریسک نکنید و با انتخاب درست یک عمر استفاده کنید و لذت ببرید.
نکته نهایی در مورد خدمات آبکاری pvd یا خلا تهران|ایران|آبکاری پی وی دی در تهران
بهترین نوع آبکاری، آبکاری خلاء یا آبکاری PVD شناخته می شود. در پوشش PVD، سازندگان دریچه‌ها را با اتم‌های باردار فلز هدف مانند کروم، برنز یا فلز دیگری بمباران می‌کنند تا سطح فلز پایه (فلز بدنه شیر) را با فلز هدف بپوشانند. فرآیند رسوب بخار این عمل باعث افزایش طول عمر شیر، کیفیت آن در برابر سایش، خوردگی، زنگ زدگی و ده ها مورد دیگر می شود.
سیستم پوشش خلاء فیزیکی که با نام‌های پوشش خلاء، پوشش خلاء و پوشش خلاء نیز شناخته می‌شود، نوعی پوشش است که در یک محفظه خلاء بالا ایجاد می‌شود و در ابتدا از گازهای خنثی، معمولاً آرگون، و سپس استفاده از DC بالا استفاده می‌شود. جریان به صورت جرقه های پیوسته، فلز مورد نظر را تبخیر می کند که می تواند فلزات مختلفی مانند تیتانیوم، زیرکونیوم، سرامیک و … باشد. ترکیبات دیگری مانند نیتروژن، اکسیژن و استیلن (قلع، zrn و …) در لایه ای نازک و بسیار مقاوم بر روی قطعه کار قرار می گیرند.
این نوع پوشش در ابتدا برای فرآوری فلزات سنگین و در صنایع خاصی مانند قطعات صنعتی، هوافضا، نظامی، مخابرات و … استفاده می شد. شیر آلات بهداشتی، یراق آلات ساختمان، دستگیره درها و قطعات زینتی و تزیینی، تجهیزات پزشکی (بیشتر تجهیزات جراحی و پزشکی از تیتانیوم یا دارای لایه تیتانیوم هستند، زیرا تنها فلزی است که بدن آن را می پذیرد و با آن مبارزه نمی کند. لازم به ذکر است که اصطلاح پلاتین در پزشکی استفاده می شود و کاربرد آن در بدن بیشتر تیتانیوم یا لایه تیتانیوم (pvd) است که به اشتباه پلاتین نامیده می شود و سایر محصولات با فولاد، آهن، برنج، روی، آلومینیوم و غیره است. نیکل اندود شده به طور گسترده استفاده می شود.
اولین و بزرگترین مرکز خدمات آبکاری خلا یا پی وی دی