Vakuuma pārklājuma pielietojumi
Dec 25, 2017| Ievads
Vakuums ir vide, kurā gāzes spiediens ir mazāks par apkārtējo vidi. Plazma ir gāzveida vide, kurā ir pietiekami daudz jonu un elektronu, lai būtu ievērojama elektriskā vadītspēja. Vakuuma pārklājums ir plēves vai pārklājuma uzklāšana vakuumā (vai zemu spiedienu plazmā) vidē. Parasti šis termins tiek piemērots procesiem, kuros vienlaicīgi tiek ievadīti atomi (vai molekulas), piemēram, fizikālās tvaika nosūkšanas (PVD) vai zemas spiediena ķīmiskās tvaiku nogulsnēšanās (LP-CVD) procesi vai plazmas pastiprinātas CVD (PECVD). PVD procesos materiāls, kas tiek nogādāts, nāk no cietās vai šķidras virsmas iztvaikošanas. CVD procesos materiāls, kas tiek nogādāts, nāk no ķīmiskās tvaika prekursoru sugas, kas sadalās pa reducēšanu vai termisko sadalīšanos, galvenokārt uz karstas virsmas.
Dažos gadījumos nogulšamais materiāls reaģē ar gāzveida vidi vai kodētās sugas, lai izveidotu plēvi no salikta materiāla, tāda kā oksīds, nitrīds, karbīds vai karbonitrīds. CVD apstrādē plazmas izmantošana, lai fragmentētu ķīmiskās tvaika prekursoru tvaika fāzē, ļauj sadalīties vai samazināt procesus zemākā temperatūrā, nekā tikai ar siltuma aktivēšanu. PECVD var veikt ar zemu spiedienu, kāds tiek izmantots PVD apstrādē (zemspiediena PECVD, LP-PECVD), kur prekursora tvaiki sadalās galvenokārt plazmā. Dažos gadījumos sakausējumu, kompozītu vai savienojumu iepildīšanai tiek izmantots PVD un LP-PECVD hibrīda nogulsnēšanās process. Piemērs ir metālu karbonitrīdi, kuros ogleklis nāk no ķīmiskās tvaika prekursora, piemēram, acetilēna; slāpeklis nāk no gāzes; un metālu no cietas vai šķidras virsmas iztvaikošanas, izsmidzināšanas vai loka iztvaikošanas.
Dekoratīvie un dekoratīvie / nodiluma pārklājumi
Metalizācija stingri dekoratīviem nolūkiem ir liels tirgus. Pieteikumi atšķiras no polimēru pārklājuma pārklājumiem, kurus pēc tam pārvērš dekoratīvos nolūkos, piemēram, balonos un etiķetēs, līdz trīsdimensiju priekšmetu, piemēram, sporta trofeju, cinka liešanas un formēšanas polimēru dekoratīvām iekārtām un kosmētikas konteineriem, metalizācijai. Bieži vien šie pārklājumi sastāv no atstarojoša alumīnija pārklājuma, kas uzklājama uz gludas pamatnes pārklājuma, pēc tam pārklāta ar krāsotu laku, lai pārklājums nodrošinātu vēlamo krāsu un tekstūru, kā arī koroziju un nodilumizturību.
Dažos pielietojumos, papildus pārklājuma dekoratīvajiem aspektiem, pārklājums ir nepieciešams, lai izturētu nodilumu. Piemēram, titāna nitrīds (TiN) ir zelta krāsā, un titāna karbonīdi (TiC x N y ) atkarībā no sastāva var atšķirties no zelta līdz violetai līdz melnai. Cirkonija nitrīds (ZrN) ir misiņa krāsa un ir daudz izturīgāks nekā pret misiņa nodilumu un skrāpējumiem. Dekoratīvie / nodiluma pārklājumi tiek izmantoti durvju furnitūrai, santehnikas ierīcēm, modes priekšmetiem, jūras aparatūrai un citiem šādiem pielietojumiem.
Cietie un nodilumizturīgie pārklājumi
Cietie pārklājumi bieži sauc par metalurģiskajiem pārklājumiem un ir triboloģiskā pārklājuma tipi. Cietos pārklājumus izmanto, lai palielinātu griešanas instrumentu griešanas efektivitāti un ekspluatācijas laiku, kā arī saglabātu detaļu izmēru tolerances attiecībā uz lietojumiem, kuros var notikt nodilums, piemēram, inžekcijas veidnēs. Turklāt pārklājumi var darboties kā difūzijas barjera, kur augstu temperatūru rada kustība starp virsmām vai pretkorozijas aizsardzība agresīvā vidē. Ir dažāda veida cieto pārklājumu materiāli. Tajos ietilpst: ioniski savienotie metālu oksīdi (Al 2 O 3 , ZrO 2 un TiO 2 ), kovalenti saistīti materiāli (SiC, bora ogleklis [B4C], dimants, dimantu līdzīgs ogleklis [DLC], TiC, AlN, CrC, jauktais karbīds, nitrīda un karbonīda savienojumu sakausējumi un kubiskais bora nitrīds) un daži metālu sakausējumi (kobalta hroma alumīnija irriests [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). Dažos gadījumos pārklājumi var būt slāņoti, lai apvienotu īpašības.
Cietus pārklājumus arī izmanto, lai mazinātu noguruma nodilumu, piemēram, tas ir atrodams lodīšu gultņos. Nodilumizturīgus pārklājumus var arī uzklāt uz virsmām, kurās ir viegla vai periodiska slodze. Piemēram, cietie pārklājumi tiek uzklāti uz plastmasas, lai uzlabotu izturību pret skrāpējumiem. Pieteikumi ir uz veidņu plastmasas lēcām un plastmasas lidmašīnas nojumes. Dažos gadījumos uz jau cietām virsmām, piemēram, stikla, var uzklāt nodiluma pārklājumus, piemēram, SiO 2 vai Al 2 O 3 , lai palielinātu izturību pret skrāpējumiem.
Korozijas aizsargpārklājumi
Aizsardzību pret agresīvu ķīmisko vidi var panākt vairākos veidos. Virsmu var pārklāt ar inertu materiālu vai ar materiālu, kurš pēc reakcijas ar vidi vai ar materiālu, kas tiks nogalināts, lai aizsargātu pamatmateriālu, izveidotu aizsargkārtu. Tantāls, platīns un ogleklis ir inertas daudzās ķīmiskajās vidēs. Piemēram, oglekļa pārklājumus izmanto metāliem, kas tiek implantēti cilvēka ķermenī, lai nodrošinātu savietojamību. Aerokosmiskās rūpniecības daļās ir alumīnija pārklāj PVD jonu tvaiku uzklāšanas process (IVD), lai novērstu dažādu materiālu galvanisko koroziju saskarē.
Hroms, alumīnijs, silīcijs un MCrAlY (kur M ir Ni, Co, Fe) sakausējumi reaģē ar skābekli, veidojot virsmas konsekventu aizsargājošu oksīda slāni. Ja metāla joni (Fe, Cu) izkliedē ātrāk nekā skābeklis caur oksīdu, uz virsmas veidojas bieza oksīds. Ja skābeklis izkliedē pa oksīdu ātrāk nekā metāla jonu (Al, Si, Ti, Zr - "vārsta" metāli), saskarsies oksidēšana un veidojas plāns oksīds. MCrAlY sakausējumu pārklājumi tiek izmantoti kā aizsargpārklājumi gaisa kuģa dzinēju turbīnu lāpstiņos. Kadmijs, alumīnijs un Al: Zn sakausējumi tiek izmantoti kā tērauda galvaniskās sacietēšanas pārklājumi. Vakuum kadmija ("vac cad") pārklāšanai ir priekšrocība salīdzinājumā ar galvanizētu kadmiju, jo nav iespējams augsti izturīga tērauda ūdeņraža trauslumu, ja tiek izmantota vakuumiepakošanas apstrāde.