Aplicații de acoperire cu vid

Introducere
Vacuumul este un mediu în care presiunea gazului este mai mică decât ambientul. Plasma este un mediu gazos în care există destule ioni și electroni pentru a avea o conductivitate electrică apreciabilă. Acoperirea cu vid este depunerea unei pelicule sau a unui strat de acoperire într-un mediu de vid (sau de joasă presiune în plasmă). În general, termenul se aplică proceselor care depozitează atomi (sau molecule) unul câte unul, cum ar fi procesele de depunere fizică prin vapori (PVD) sau procedurile de depunere chimică de vapori de joasă presiune (LP-CVD) sau CVD cu plasmă îmbunătățită (PECVD). În procesele PVD, materialul depus vine de la vaporizarea unei suprafețe solide sau lichide. În procesele CVD, materialul depozitat provine dintr-o specie de precursor de vapori chimici care este descompusă prin reducere sau descompunere termică - mai ales pe o suprafață fierbinte.

În unele cazuri, materialul care este depus reacționează cu mediul gazos sau cu o specie codificată pentru a forma o peliculă dintr-un material compus cum ar fi un oxid, o nitrudă, o carbură sau o carbonitridă. În procesarea CVD, utilizarea unei plasme pentru fragmentarea precursorului de vapori chimici în faza de vapori permite proceselor de descompunere sau de reducere să se desfășoare la temperaturi mai scăzute decât numai cu activarea termică. PECVD poate fi efectuată la presiuni la fel de scăzute ca cele utilizate în procesarea PVD (PECVD de joasă presiune, LP-PECVD), unde vaporii precursori sunt descompuși în principal în plasmă. În unele cazuri, un proces de depunere hibrid de PVD și LP-PECVD este utilizat pentru depozitarea aliajelor, compozitelor sau compușilor. Un exemplu este carbonitridele metalice în care carbonul provine dintr-un precursor de vapori chimici cum ar fi acetilenă; azotul provine dintr-un gaz; și metalul prin evaporare, pulverizare sau vaporizare cu arc a unei suprafețe solide sau lichide.

Decorative și Decorative / Wear Coatings
Metalizarea pentru scopuri strict decorative este o piață mare. Aplicațiile variază de la straturile de polimer de acoperire - care sunt apoi transformate în utilizări decorative, cum ar fi baloane și etichete - la metalizarea articolelor tridimensionale, cum ar fi trofeele sportive, corpurile de turnare din zinc turnate și polimerice turnate și recipientele cosmetice. Adesea aceste acoperiri constau dintr-un strat de aluminiu reflectorizant, care este depus pe un strat de bază neted, apoi acoperit cu un lac vopsit pentru a conferi stratului de acoperire culoarea și textura dorită, precum și rezistența la coroziune și uzură.

În unele aplicații, în plus față de aspectele decorative ale stratului de acoperire, acoperirea trebuie să reziste la uzură. De exemplu, nitrura de titan (TiN) este de culoare aurie, iar carbonitrida de titan (TiC _x N _y ) poate varia de la aur la purpuriu până la negru, în funcție de compoziție. Zirconiu (ZrN) are culoarea alama și este mult mai rezistent la uzură și zgârieturi decât alamă. Suprafețele decorative / uzură sunt folosite pe materialele ușii, corpurile de iluminat, articolele de modă, echipamentele marine și alte astfel de aplicații.

Suprafețe rezistente la uzură și rezistență la uzură
Acoperirile dure sunt adesea numite acoperiri metalurgice și sunt un tip de acoperire tribologică. Acoperirile dure sunt utilizate pentru a spori eficiența tăierii și durata de viață a instrumentelor de tăiere și pentru a menține toleranțele dimensionale ale componentelor utilizate în aplicațiile în care se poate produce uzură, cum ar fi matrițele de injecție. În plus, acoperirile pot acționa ca o barieră de difuzie, unde temperaturile ridicate sunt generate de mișcarea între suprafețe sau de protecția la coroziune în medii agresive. Există diferite clase de materiale de acoperire dure. Acestea includ: oxizi metalici legați ionic (Al2O3, ZrO2 și TiO2), materiale legate covalent (SiC, carbon de bor [B4C], diamant, carbon de diamant [DLC], TiC, AlN, CrC, carbură mixtă, aliaje de nitruri și carbonitride și nitrura de bor cubică) și câteva aliaje metalice (cobalt-crom-aluminiu-ytriu [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). În unele cazuri, acoperirile pot fi stratificate pentru a combina proprietățile.

Acoperirile dure sunt, de asemenea, utilizate pentru a minimiza uzura oboselii, cum este cazul lagărelor cu bile. Învelișurile rezistente la uzură pot fi aplicate și pe suprafețe în care există o încărcare ușoară sau periodică. De exemplu, acoperirile dure sunt depozitate pe materiale plastice pentru a îmbunătăți rezistența la zgârieturi. Aplicațiile se găsesc pe lentile din plastic turnat și pe copertine din plastic de avion. În unele cazuri, pot fi aplicate straturi de acoperire, cum ar fi SiO2 sau Al2O3, pe suprafețe deja dure, cum ar fi sticla, pentru a crește rezistența la zgâriere.

Acoperiri de protecție împotriva coroziunii
Protecția împotriva unui mediu chimic agresiv poate fi realizată în mai multe moduri. Suprafața poate fi acoperită cu un material inert sau cu un material care formează o suprafață protectoare după reacția cu mediul sau cu un material care va fi îndepărtat sacrificat pentru a proteja materialul de bază. Tantal, platină și carbon sunt inerte în multe medii chimice. De exemplu, acoperirile cu carbon sunt folosite pe metale care sunt implantate în corpul uman pentru a asigura compatibilitatea. În industria aerospațială, părțile sunt acoperite cu aluminiu prin procesul PVD de depunere cu vapori de ioni (IVD), pentru a preveni coroziunea galvanică a materialelor diferite în contact.

Cromul, aluminiu, siliciul și aliajele MCrAlY (unde M este Ni, Co, Fe) vor reacționa cu oxigenul pentru a forma un strat de oxid de protecție coerent pe suprafață. Dacă ionii metalici (Fe, Cu) difuzează mai rapid decât oxigenul prin oxid, se formează un oxid gros pe suprafață. Dacă oxigenul difuzează mai rapid prin oxid decât ionii metalici (metalele "Al, Si, Ti, Zr"), la interfață va avea loc oxidarea și se va forma un oxid subțire. Acoperirile din aliaj MCrAlY sunt utilizate ca straturi de protecție pentru lamele de turbină ale motorului aeronavei. Cadmiul, aluminiu și aliajele Al: Zn sunt folosite ca straturi galvanice de sacrificare pe oțel. Vacuum cadmium ("vac cad") de acoperire are avantajul față de cadmiu electroplated, în faptul că nu există nici o posibilitate de fragilizare cu hidrogen a oțelului de înaltă rezistență atunci când prelucrarea prin depunere în vid este utilizat.