Vákuumos bevonatok alkalmazása
Dec 25, 2017| Bevezetés
A vákuum olyan környezet, ahol a gáznyomás kisebb, mint a környezeti. A plazma olyan gáznemű környezet, amelyben elegendő ion és elektron van ahhoz, hogy érzékelhető elektromos vezetőképesség legyen. A vákuumos bevonat egy film vagy bevonat lerakódása vákuum (vagy alacsony nyomású plazma) környezetben. Általában a kifejezés olyan folyamatokra vonatkozik, amelyek egyszerre letétbe helyeznek atomokat (vagy molekulákat), mint pl. Fizikai gőzölés (PVD) vagy kisnyomású kémiai gőzök lerakódása (LP-CVD) vagy plazma fokozott CVD (PECVD). A PVD folyamatok során a lerakódott anyag szilárd vagy folyékony felület párologtatásából származik. A CVD folyamatok során a lerakódott anyag egy olyan kémiai gőz elővegyületből származik, amelyet redukcióval vagy termikus bomlással bomlanak - főleg forró felületen.
Bizonyos esetekben a lerakódott anyag reakcióba lép a gáz-halmazállapotú környezet vagy a fajlagosan előforduló fajokkal, hogy egy összetett anyagból, például oxidból, nitridből, karbidból vagy karbonitridből álló filmeket képezzen. A CVD-feldolgozás során a gőzfázisban lévő kémiai gőz-prekurzor fragmentumának plazmaszerű alkalmazása lehetővé teszi, hogy a bomlási vagy redukciós folyamatok alacsonyabb hőmérsékleten folytatódjanak, mint a kizárólag termikus aktiválással. A PECVD-t olyan alacsony nyomáson lehet elvégezni, mint a PVD feldolgozás során (alacsony nyomású PECVD, LP-PECVD), ahol a prekurzor gőz elsősorban a plazmában lebomlik. Bizonyos esetekben PVD és LP-PECVD hibrid lerakódási eljárást alkalmaznak ötvözetek, kompozitok vagy vegyületek befogadására. Erre példa a fém-karbonitridek, ahol a szén egy kémiai gőz-prekurzorból származik, például acetilén; a nitrogén gázból származik; és a fém a szilárd vagy folyékony felület párolgása, porlasztása vagy ívpárolgása miatt.
Díszítő és díszítő / kopás bevonatok
A szigorúan díszítő célú metallizálás nagy piac. Az alkalmazások a bevonat polimer szövedékektől függenek, amelyeket dekoratív felhasználásokká, például léggömbökké és címkékké alakítanak át, háromdimenziós cikkek, például sport trófeák, cinköntvény öntött és öntött polimer díszítőelemek és kozmetikai tartályok metallizálására. Gyakran ezek a bevonatok olyan fényvisszaverő alumínium bevonatot tartalmaznak, amelyet egy sima bázisú bevonatra helyeznek el, majd festett lakkal bevonva, hogy a bevonat a kívánt színt és textúrát, valamint a korrózió és kopásállóságot biztosítsa.
Bizonyos alkalmazásokban a bevonat dekoratív szempontjain kívül a bevonatnak ellenáll a kopásnak. Például a titán-nitrid (TiN) aranyszínű, és a titán-karbonitrid (TiC x N y ) színe változhat az aranyról a lila-feketére a kompozíciótól függően. A cirkónium-nitrid (ZrN) a sárgaréz színe, és sokkal kopás- és karcolásálló, mint a sárgaréz. A dekoratív / kopásálló bevonatokat ajtószerkezetekben, vízvezeték szerelvényekben, divatcikkekben, hajóeszközökben és más ilyen alkalmazásokban használják.
Kemény és kopásálló bevonatok
A kemény bevonatokat gyakran nevezik kohászati bevonatoknak, és egyfajta tribológiai bevonat. A kemény bevonatok a forgácsolószerszám vágási hatékonyságának és élettartamának növelésére, valamint az olyan alkalmazásokban alkalmazott alkatrészek mérettűrésének megőrzésére szolgálnak, ahol kopás fordulhat elő, például fröccsöntő formák. Ezenkívül a bevonatok diffúziós gátként hatnak, ahol a magas hőmérsékleteket a felületek közötti mozgás vagy a korrózióvédelem agresszív környezetben hozza létre. Különféle kemény bevonóanyagok vannak. Ezek közé tartoznak: ionos kötésű fémoxidok (Al 2 O 3 , ZrO 2 és TiO 2 ), kovalens kötésű anyagok (SiC, bórszén [B4C], gyémánt, gyémántszerű szén [DLC], TiC, AlN, vegyes karbid, nitrid és karbonitrid-ötvözetek és köbös bór-nitrid) és egyes fémötvözetek (kobalt-króm-alumínium-itrium [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). Bizonyos esetekben a bevonatok rétegezhetők a tulajdonságok kombinálásával.
A kemény bevonatok a fáradt kopás minimalizálására is szolgálnak, például a golyóscsapágyakban. A kopásálló bevonatokat olyan felületekre is fel lehet használni, ahol könnyű vagy időszakos terhelés van. Például a kemény bevonatok műanyagra vannak letéve a karcállóság javítása érdekében. Alkalmazások öntött műanyag lencséken és műanyag repülőgépes tetőkön. Bizonyos esetekben olyan bevonatokat, mint például SiO 2 vagy Al 2 O 3 , alkalmazható már kemény felületekre, például üvegre a karcállóság növelése érdekében.
Korrózióvédő bevonatok
Az agresszív kémiai környezetből való védelem többféleképpen is megvalósítható. A felületet inert anyaggal vagy olyan anyaggal lehet bevonni, amely védőfelületet képez a környezetbe való reagálás után, vagy olyan anyaggal, amelyet áldozatul eltávolítanak az alapanyag védelme érdekében. A tantál, a platina és a szén sok vegyi környezetben inert. Például a szénbevonatokat olyan fémekhez alkalmazzák, amelyeket az emberi testbe beültetnek, hogy kompatibilitást biztosítsanak. Az űrhajózási iparban az alumínium részei az ION-gőz lerakódás (IVD) PVD eljárásával vannak bevonva, így megakadályozva a különböző anyagok érintkezőinek galvanikus korrózióját.
A króm, az alumínium, a szilícium és az MCrAlY (ahol M jelentése Ni, Co, Fe) ötvözetek oxigénnel reagálnak, hogy koherens védőoxidréteget képezzenek a felületen. Ha a fémionok (Fe, Cu) gyorsabban diffundálnak, mint az oxigén az oxidon keresztül, akkor vastag oxid keletkezik a felületen. Ha az oxigén az oxidon keresztül gyorsabban diffundál, mint a fémionok (Al, Si, Ti, Zr, a "szelep" fémek), az oxidáció az interfészen megy végbe, és vékony oxid képződik. Az MCrAlY ötvözet bevonatokat védőbevonatokként használják a repülőgép hajtóműves turbina lapátjain. A kadmiumot, az alumíniumot és az Al: Zn ötvözeteket galvanikus áldozati bevonatokként használják acélon. A vákuum-kadmium ("vac cad") bevonat előnye az elektrolizált kadmiummal szemben, mivel a nagyszilárdságú acél hidrogénhiányosodása nem lehetséges vákuum-lerakódás-feldolgozás esetén.