Recubrimiento al Vacío (Tecnología PVD)

- Jul 09, 2019-

Recubrimiento al vacío (tecnología PVD)

 

1. Desarrollo de la tecnología de recubrimiento al vacío.

La tecnología de recubrimiento al vacío no se inicia durante mucho tiempo. En la década de 1960, la tecnología CVD (deposición química de vapor) se aplicó a las herramientas de corte de carburo. Como la tecnología debe realizarse a alta temperatura (la temperatura del proceso es superior a 1000 ° C), el tipo de recubrimiento es único y tiene grandes limitaciones, por lo que no se popularizó al principio. A finales de la década de 1970, comenzó a aparecer la tecnología PVD (deposición física de vapor), y la tecnología de recubrimiento PVD se desarrolló rápidamente en un corto período de 20 a 30 años. Las razones son las siguientes:

 

(1) forma una membrana en la cavidad sellada al vacío, y casi no hay problemas de contaminación ambiental, lo que conduce a la protección del medio ambiente;
(2) Puede obtener una superficie brillante y lujosa. En color, hay siete colores maduros, plateados, transparentes, dorados, negros y cualquier color de dorado a negro, que pueden satisfacer diversas necesidades decorativas;
(3) se pueden obtener fácilmente recubrimientos cerámicos y recubrimientos compuestos con alta dureza y resistencia al desgaste que son difíciles de obtener por otros métodos. Cuando se aplica a herramientas y moldes, la vida útil se puede duplicar y se puede lograr el efecto de bajo costo y altos ingresos.
(4) Además, la tecnología de recubrimiento PVD tiene dos características de baja temperatura y alta energía, y puede formar una película en casi cualquier sustrato. Por lo tanto, no es sorprendente que la tecnología de recubrimiento PVD tenga una amplia gama de aplicaciones y un rápido desarrollo.

 

Con el desarrollo de la tecnología de recubrimiento al vacío, PCVD (deposición fisicoquímica de vapor), mt-cvd (deposición química de vapor a temperatura media) y otras nuevas tecnologías han surgido. Varios equipos de recubrimiento y procesos de recubrimiento han surgido de una manera infinita. En la actualidad, hay dos métodos de PVD maduros: placas multiarc y pulverización con magnetrón. El equipo de enchapado multi-arco es simple en estructura y fácil de operar. La desventaja de la galvanización de múltiples arcos es que cuando el espesor del recubrimiento alcanza 0.3um, la tasa de deposición es cercana a la reflectividad bajo la condición de recubrimiento a baja temperatura con la fuente de alimentación de CC tradicional, y la formación de la película se vuelve muy difícil. Además, la superficie de la membrana se vuelve turbia. Otra desventaja de las placas de arco múltiple es que el metal se evapora después de fundirse, por lo que las partículas de deposición son más grandes, la densidad es menor y la resistencia al desgaste es peor que la de la pulverización con magnetrón. Se puede observar que el recubrimiento de arco múltiple y el recubrimiento de pulverización magnetrón tienen ventajas y desventajas, respectivamente. Con el fin de aprovechar al máximo sus ventajas y complementarse lo más posible, surgió la máquina de revestimiento que integra la tecnología de arco múltiple y la tecnología de magnetrón. En el proceso, se presenta un nuevo método de recubrimiento de arco múltiple, y luego el recubrimiento se espesa por pulverización con magnetrón, y finalmente el color del recubrimiento de superficie se estabiliza mediante recubrimiento de arco múltiple.

 

 

2. Principios técnicos.

PVD (Physical Vapor Deposition) se divide en deposición por evaporación al vacío, deposición por pulverización catódica y deposición por iones al vacío. Por lo general, decimos que el recubrimiento de PVD, se refiere al recubrimiento de iones al vacío y la pulverización de ventosas; Normalmente dicho recubrimiento NCVM, se refiere al recubrimiento por evaporación al vacío.

 

Principios básicos de la evaporación al vacío: en condiciones de vacío, el metal y las aleaciones metálicas se vaporizan y luego se depositan sobre la superficie del sustrato. El método de evaporación se usa comúnmente para el calentamiento por resistencia, y el haz de electrones bombardea el material de recubrimiento para vaporizarlo en fase gaseosa, y luego se deposita en la superficie del sustrato. Históricamente, la evaporación al vacío es la tecnología más antigua utilizada en el método PVD.

 

Principio básico del recubrimiento por pulverización catódica: en condiciones de vacío del gas argón (Ar), el argón se descargará de manera incandescente. En este momento, los átomos de argón (Ar) se ionizarán en iones de argón (Ar). Bajo la acción de la fuerza del campo eléctrico, los iones de argón acelerarán el bombardeo del objetivo del cátodo hecho de material de revestimiento, que se pulverizará y se depositará sobre la superficie de la pieza de trabajo. Los iones incidentes en el recubrimiento por pulverización catódica se obtienen generalmente por descarga luminosa en el rango de 1 a 2 Pa ~ 10Pa. Por lo tanto, durante el vuelo hacia el sustrato, las partículas pulverizadas tienden a chocar con las moléculas de gas en la cámara de vacío, lo que hace que la dirección de movimiento sea aleatoria y que la película depositada sea fácil de uniformar.

 

Principio básico de recubrimiento iónico: en condiciones de vacío, utilizando algún tipo de tecnología de ionización de plasma, de modo que el átomo de recubrimiento de la ionización en iones, al mismo tiempo produzca muchos átomos neutros de alta energía, en el sustrato de recubrimiento más un sesgo negativo. De esta manera, bajo la acción de un profundo sesgo negativo, los iones se depositan sobre la superficie del sustrato para formar una película delgada.

 

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Pasos del proceso de la tecnología PVD

 

1. Limpieza de la pieza de trabajo: el argón se utiliza para la descarga luminiscente cuando la alimentación de CC está conectada y el argón se bombardea con iones de argón, que salpican partículas y suciedad en la superficie de la pieza de trabajo.
2. Gasificación del revestimiento: es decir, después de la CA, el revestimiento se evapora.
3. Migración de iones de recubrimiento: átomos, moléculas o iones suministrados por la fuente de gasificación se dirigen a la pieza de trabajo a alta velocidad después de la colisión y el campo eléctrico de alto voltaje;
4. Deposición de átomos en placa, moléculas o iones sobre el sustrato: cuando la cantidad de iones de evaporación en la superficie de la pieza de trabajo excede la cantidad de iones salpicados, se acumula gradualmente para formar una capa de recubrimiento que se adhiere firmemente a la superficie de la pieza de trabajo. .
Después de la ionización de partículas del revestimiento iónico, el material de evaporación tiene tres mil a la energía cinética de cinco mil electrones voltios, artefactos de bombardeo de alta velocidad, no solo la velocidad del depósito es rápida, y es capaz de penetrar en la superficie, formando una capa de difusión de matriz profunda La profundidad de difusión de la interfaz del recubrimiento iónico sería de cuatro a cinco micrones, es decir, que la profundidad de difusión del recubrimiento al vacío ordinario, docenas de veces, incluso cien veces, y se adhieren entre sí tan rápido.

 

Ventajas de rendimiento del producto

 

1. Características técnicas

 

(1) La película de PVD se puede recubrir directamente en acero inoxidable y aleación dura. Para piezas de fundición relativamente blandas, como aleación de zinc, cobre y hierro, primero se debe realizar un revestimiento químico de cromo, y luego es adecuado el revestimiento PVD. Sin embargo, las placas de PVD después de las placas de agua son fáciles de burbujear, y la tasa de defectos es alta.
(2) la temperatura típica de procesamiento del recubrimiento PVD varía de 250 ℃ a 450 ℃;
(3) el tipo de recubrimiento y el espesor determinan el tiempo de proceso, el tiempo de proceso general es de 3 a 6 horas;
(4) El espesor de la capa de recubrimiento de PVD de grado micrométrico, el grosor del diluyente, el promedio de 0.3 mu m ~ 5 micras, el grosor de la capa de membrana de recubrimiento decorativo es comúnmente de 0.3 mu m ~ 1 mu m, por lo que casi no afecta el tamaño original de la pieza de trabajo eleva todo tipo de propiedades físicas y químicas en la superficie de la pieza de trabajo, y puede mantener el tamaño de la pieza de trabajo, no es necesario volver a procesarla;
(5) La tecnología PVD no solo mejora la resistencia de la unión entre la película de recubrimiento y el material del sustrato, sino que también desarrolla los componentes de recubrimiento de la primera generación de TiN en TiC, TiCN, ZrN, CrN, MoS2, TiAlN, TiAlCN, tin-aln, CNx , DLC y recubrimientos compuestos ta-c, formando el efecto superficial de diferentes colores.
( 6) en la actualidad, los colores de la capa de la película se pueden fabricar en oro oscuro, oro claro, café, bronce, rayos g , negro, gris-negro, siete colores, etc. El color del recubrimiento se puede controlar controlando Los parámetros en el proceso de recubrimiento. Después del recubrimiento, el valor del color se puede medir con instrumentos relevantes, de modo que el color se pueda cuantificar para determinar si el color plateado cumple con los requisitos.

 

2. Ventajas técnicas

(1) el rendimiento de adherencia del revestimiento es bueno
En el recubrimiento al vacío ordinario, casi no hay conexión entre la superficie de la pieza de trabajo y el recubrimiento, como si estuvieran completamente separados. Las placas de iones, artefactos de alta velocidad de bombardeo de iones, capaces de penetrar en la superficie, formando una capa de difusión de matriz profunda, la profundidad de difusión de la interfaz de la placa de iones sería de cuatro a cinco micrones, después de la placa de iones de la muestra para la prueba de tracción mostró que todo el Camino a la fractura, revestimiento con matriz de metal elongación plástica, sin descamación ni descamación, visible cómo fuerte adherencia, capa de membrana uniforme, densa.
(2) fuerte capacidad de bobinado y recubrimiento
Durante el revestimiento iónico, las partículas del evaporador se mueven a lo largo de la dirección del campo eléctrico en forma de iones cargados. Por lo tanto, dondequiera que haya un campo eléctrico, se puede obtener un buen recubrimiento, que es mucho mejor que el recubrimiento al vacío ordinario que solo se puede obtener en la dirección directa. Por lo tanto, este método es muy adecuado para orificios internos, ranuras y uniones estrechas de piezas chapadas. Otros métodos difíciles de chapado de piezas. Con el recubrimiento al vacío normal solo se puede recubrir la superficie directa, las partículas de evaporación, como la escalera de escalada, solo pueden subir la escalera; Y las placas iónicas pueden estar uniformemente alrededor de la parte posterior de las piezas y en el orificio interno, los iones cargados son como un helicóptero, pueden volar a lo largo de la ruta prescrita a cualquier lugar dentro del radio de su actividad.

(2) buena calidad de recubrimiento
El recubrimiento del revestimiento iónico es compacto, sin orificios, burbujas e incluso grosor. Incluso la superficie del borde y el surco se pueden enchapar, no forman tumores metálicos. Las piezas como la rosca también se pueden enchapar, con alta dureza, alta resistencia al desgaste (bajo coeficiente de fricción), buena resistencia a la corrosión y estabilidad química, vida de la película más larga; Al mismo tiempo, la película puede mejorar considerablemente el aspecto de las propiedades decorativas de la pieza.
(4) proceso de limpieza simplificado
La mayoría de los procesos de revestimiento existentes requieren una limpieza estricta de la pieza de trabajo por adelantado. Sin embargo, el proceso de revestimiento iónico en sí mismo tiene una función de limpieza por bombardeo de iones, y este papel ha continuado durante todo el proceso de revestimiento. Excelente efecto de limpieza, puede hacer que el recubrimiento esté directamente cerca del sustrato, mejorar efectivamente la adherencia, simplificar muchos trabajos de limpieza de prelacado.

(5) una amplia gama de materiales de chapado
El revestimiento iónico consiste en utilizar iones de alta energía para bombardear la superficie de la pieza de trabajo, de modo que una gran cantidad de energía eléctrica en la superficie de la pieza de trabajo se convierta en energía térmica, a fin de promover la difusión del tejido de la superficie y las reacciones químicas. Sin embargo, la temperatura alta no afecta a toda la pieza de trabajo, especialmente al centro de la pieza de trabajo. Por lo tanto, este proceso de recubrimiento tiene una amplia gama de aplicaciones y una pequeña limitación. En general, se pueden recubrir varios metales, aleaciones y algunos materiales sintéticos, materiales de aislamiento, materiales termosensibles y materiales de alto punto de fusión. Puede ser enchapado en la pieza de trabajo de metal, no metal o metal, también puede ser enchapado en el no metal o no metal, incluso puede ser chapado en plástico, caucho, cuarzo, cerámica, etc.

 

Perspectiva de mercado y aplicación.

La aplicación de la tecnología de revestimiento PVD se divide principalmente en dos categorías: revestimiento decorativo y revestimiento de herramientas.
1. Galjanoplastia decorativa
El propósito de la galjanoplastia decorativa: principalmente para mejorar el aspecto del rendimiento decorativo y el color de la pieza de trabajo, al mismo tiempo para hacer que la pieza sea más resistente a la corrosión resistente al desgaste y prolongar su vida útil; Este aspecto aplica principalmente la profesión de hardware en cada dominio, como el hardware de puertas y ventanas, las cerraduras, el hardware sanitario, etc.

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2. herramientas plateadas
Propósito del recubrimiento de la herramienta: principalmente para mejorar la dureza de la superficie y la resistencia al desgaste de la pieza, reducir el coeficiente de fricción de la superficie, mejorar la vida útil de la pieza; Este aspecto se utiliza principalmente en varias herramientas de corte, herramientas de torneado (como herramientas de torneado, alisadoras, fresas, brocas, etc.) y otros productos.

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IKS PVD, fabricación de máquinas de revestimiento al vacío de China, póngase en contacto con: iks.pvd@foxmail.com

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