Приложения на вакуумно покритие
Dec 25, 2017| Въведение
Вакуумът е среда, в която налягането на газа е по-малко от околното. Плазмата е газообразна среда, в която има достатъчно йони и електрони, за да има значителна електрическа проводимост. Вакуумното покритие е отлагането на филм или покритие във вакуум (или плазма с ниско налягане). Обикновено терминът се прилага при процеси, при които се полагат атоми (или молекули) един по един, като например физично отлагане на пари (PVD) или процеси на химическо изпарение при ниско налягане (LP-CVD) или плазмени усилени CVD (PECVD). При PVD процесите, депонираният материал идва от изпаряването на твърда или течна повърхност. При процесите на CVD депонираният материал идва от прекурсор на химически пари, който се разлага чрез намаляване или термично разлагане - най-вече на гореща повърхност.
В някои случаи материалът, който се отлага, реагира с газовата среда или кодирания вид, за да се образува филм от съединение като оксид, нитрид, карбид или карбонитрид. При CVD обработката, използването на плазма за фрагментиране на прекурсора на химическите пари в газовата фаза позволява процесът на разлагане или редукция да протича при по-ниски температури, отколкото само с термична активация. PECVD може да се извърши при толкова ниски налягания, колкото тези, използвани в PVD обработката (PECVD с ниско налягане, LP-PECVD), където прекурсорната пара се разлага основно в плазмата. В някои случаи се използва процес на хибридно отлагане на PVD и LP-PECVD за отлагане на сплави, композити или съединения. Пример за това са металните карбонитриди, където въглеродът идва от прекурсор на химически пари, като ацетилен; азотът идва от газ; и металът от изпаряване, изпръскване или дъгова изпаряване на твърда или течна повърхност.
Декоративни и декоративни / носещи покрития
Метализирането за строго декоративни цели е голям пазар. Приложенията варират от покриващите полимерни ленти - които след това се превръщат в декоративни приложения като балони и етикети - към метализация на триизмерни изделия като спортни трофеи, цинкови отливки и полимерни декоративни фитинги и козметични контейнери. Често тези покрития се състоят от отразяващо алуминиево покритие, което се отлага върху гладка основна облицовка, след това се покрива с боядисан лак, за да се получи покритието с желания цвят и текстура, както и устойчивост на корозия и износване.
В някои приложения, в допълнение към декоративните аспекти на покритието, покритието е необходимо да издържа на износване. Например, титанов нитрид (TiN) е златист цвят, а титанов карбонитрид (TiC x N y ) може да варира в цвят от злато до лилаво до черно в зависимост от състава. Циркониевият нитрид (ZrN) има цвят на месинг и е много по-устойчив на износване и надраскване от месинг. Декоративни / износоустойчиви покрития се използват за хардуер на врати, водопроводни тела, модни артикули, морски хардуер и други подобни приложения.
Твърди и устойчиви на износване покрития
Твърдите покрития често се наричат металургични покрития и представляват вид трибологично покритие. Твърдите покрития се използват, за да се увеличи ефикасността на рязане и експлоатационния живот на режещите инструменти и да се поддържат толерансите на размерите на компонентите, използвани в приложения, където може да възникне износване, като например инжекционни форми. В допълнение, покритията могат да действат като дифузионна бариера, при която високи температури се генерират от движение между повърхности или защита от корозия в агресивна среда. Има различни класове твърди покривни материали. Те включват: йоносъдържащи метални оксиди (Al 2 O 3 , ZrO 2 и TiO 2 ), ковалентно свързани материали (SiC, борен въглерод [B4C], диамант, диамантен въглерод [DLC], TiC, AlN, CrC, смесени карбиди, нитридни и карбонитридни сплави и кубичен борен нитрид) и някои метални сплави (кобалтов хром алуминиев итрий [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). В някои случаи покритията могат да бъдат наслоени, за да комбинират свойствата.
Твърдите покрития също се използват, за да се сведе до минимум износването на умора, каквото се среща в сачмените лагери. Повърхностите, при които има леко или периодично натоварване, могат да бъдат нанасяни и устойчиви на износване покрития. Например, твърдите покрития се отлагат върху пластмаси, за да се подобри устойчивостта на надраскване. Приложенията са на формовани пластмасови лещи и пластмасови платнища. В някои случаи могат да се поставят покрития като SiO 2 или Al 2 O 3 върху вече твърди повърхности, като стъкло, за да се увеличи устойчивостта на надраскване.
Антикорозионни покрития
Защитата от агресивна химична среда може да се осъществи по няколко начина. Повърхността може да бъде покрита с инертен материал или с материал, който образува защитна повърхност след реакция с околната среда или с материал, който ще бъде отстранен жестоко, за да се предпази основният материал. Танталът, платината и въглеродът са инертни в много химични среди. Например, въглеродни покрития се използват върху метали, които се имплантират в човешкото тяло, за да осигурят съвместимост. В аерокосмическата промишленост частите са алуминиево покрити с PVD процес на отлагане на йонни пари (IVD), така че да се предотврати галваничната корозия на различни материали в контакт.
Хромий, алуминий, силиций и MCrAlY (където М е никел, Co, Fe) ще реагират с кислород, за да образуват кохерентен защитен оксиден слой на повърхността. Ако металните йони (Fe, Cu) дифундират по-бързо от кислорода през оксида, върху повърхността ще се образува дебел оксид. Ако кислородът дифундира по-бързо през оксида, отколкото металните йони (Al, Si, Ti, Zr - "клапанните" метали), ще се получи окисление на интерфейса и ще се образува тънък оксид. Мрежите MCrAlY се използват като защитни покрития върху лопатките на турбинни двигатели. Кадмий, алуминий и Al: Zn сплави се използват като галванични жертви на стомана. Вакуумният кадмий ("вакууд") има предимство пред електролизирания кадмий, тъй като при обработката с вакуумно отлагане няма възможност за раздробяване на стомана с висока якост на водород.