Anvendelser av vakuumbelegg

Introduksjon
Vakuum er et miljø der gasstrykket er mindre enn omgivelsene. Et plasma er et gassformet miljø der det er nok ioner og elektroner for at det skal være betydelig elektrisk ledningsevne. Vakuum belegg er avsetning av en film eller et belegg i et vakuum (eller lavtrykk plasma) miljø. Vanligvis benyttes termen til prosesser som deponerer atomer (eller molekyler) en om gangen, for eksempel fysisk dampavsetning (PVD) eller lavtrykks kjemisk dampavsetning (LP-CVD) prosesser eller plasmaforsterket CVD (PECVD). I PVD-prosesser kommer materialet som avsettes fra fordampningen av en fast eller flytende overflate. I CVD-prosesser kommer materialet som deponeres, fra en kjemisk dampprekursorart som nedbrytes ved reduksjon eller termisk dekomponering - hovedsakelig på en varm overflate.

I noen tilfeller reagerer materialet som deponeres med det gassformige miljø eller en kodepositert art for å danne en film av et sammensatt materiale, så som et oksyd, et nitrid, karbid eller et karbonitrid. Ved CVD-behandling tillater bruken av et plasma for å fragmentere den kjemiske dampforløperen i dampfasen at dekomponerings- eller reduksjonsprosessene går videre til lavere temperaturer enn ved termisk aktivering alene. PECVD kan utføres ved så lave trykk som de som brukes i PVD-prosessering (lavtrykk PECVD, LP-PECVD), hvor forløper dampen brytes ned hovedsakelig i plasma. I noen tilfeller brukes en hybridavsetningsprosess av PVD og LP-PECVD til å deponere legeringer, kompositter eller forbindelser. Et eksempel er metallkarbonitrider hvor karbonet kommer fra en kjemisk dampforløper som acetylen; nitrogen kommer fra en gass; og metallet fra fordampning, forstøvning eller buefordampning av en fast eller flytende overflate.

Dekorative og dekorative / Wear Coatings
Metallisering for strengt dekorative formål er et stort marked. Programmer varierer fra beleggpolymerbaner, som deretter omdannes til dekorative anvendelser som ballonger og etiketter til metallisering av tredimensjonale artikler, for eksempel sports troféer, sinkformede støpte og støpte polymerdekorasjoner og kosmetiske beholdere. Disse beleggene består ofte av et reflekterende aluminiumbelegg som er avsatt på et glatt grunnlag, deretter overbelagt med et farget lakk for å gi belegget den ønskede farge og tekstur og også korrosjon og slitestyrke.

I enkelte applikasjoner, i tillegg til de dekorative aspektene av belegget, er belegget kreves for å tåle slitasje. For eksempel er titanitrid (TiN) gullfarget, og titankarbonitrid (TiC _x N _y ) kan variere i farge fra gull til lilla til svart, avhengig av sammensetningen. Zirkoniumnitrid (ZrN) har fargene på messing og er mye mer slitasje og ripebestandig enn messing. Dekorative / slitasje belegg brukes på dør maskinvare, VVS inventar, mote elementer, marine maskinvare, og andre slike applikasjoner.

Hard og slitesterkt belegg
Hårde belegg kalles ofte metallurgiske belegg og er en type tribologisk belegg. De harde beleggene brukes til å øke skjæreverktøyets kuttingeffektivitet og driftssikkerhet og for å opprettholde dimensjonale toleranser av komponenter som brukes i applikasjoner hvor slitasje kan oppstå, for eksempel sprøytestøper. I tillegg kan beleggene fungere som en diffusjonsbarriere der høye temperaturer genereres ved bevegelse mellom overflater eller korrosjonsbeskyttelse i aggressive miljøer. Det finnes ulike klasser av harde beleggsmaterialer. De inkluderer: ionisk bundet metalloksider (Al203, ZrO2 og TiO2), kovalent bundet materiale (SiC, borkarbon [B4C], diamant, diamantlignende karbon [DLC], TiC, AlN, CrC, blandede karbid-, nitrid- og karbonitridforbindelser, og kubisk bornitrid) og noen metalllegeringer (koboltkromaluminium yttrium [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). I noen tilfeller kan beleggene være lagdelt for å kombinere egenskaper.

Hårde belegg brukes også til å minimere tretthet, som finnes i kulelager. Slitebestandige belegg kan også påføres overflater der det er en lett eller periodisk belastning. For eksempel legges harde belegg på plast for å forbedre ripebestandigheten. Applikasjoner er på støpte plastlinser og plastflytak. I enkelte tilfeller kan belegg, slik som SiO ₂ eller Al ₂ O ₃ , påføres allerede harde overflater, for eksempel glass, for å øke ripebestandigheten.

Korrosjonsbeskyttende belegg
Beskyttelse mot et aggressivt kjemisk miljø kan oppnås på flere måter. Overflaten kan belegges med et inert materiale eller med et materiale som danner en beskyttende overflate etter omsetning med miljøet eller med et materiale som vil bli avlivet for å beskytte det underliggende materialet. Tantal, platina og karbon er inerte i mange kjemiske miljøer. For eksempel brukes karbonbelegg på metaller som er implantert i menneskekroppen for å gi kompatibilitet. I luftfartsindustrien er aluminium belagt med PVD-prosessen med iondampavsetning (IVD) for å forhindre galvanisk korrosjon av ulik materiale i kontakt.

Krom, aluminium, silisium og MCrAlY (hvor M er Ni, Co, Fe) legeringer vil reagere med oksygen for å danne et sammenhengende beskyttende oksidlag på overflaten. Hvis metallioner (Fe, Cu) diffunderer raskere enn oksygenet gjennom oksydet, dannes et tykt oksid på overflaten. Hvis oksygenet diffunderer raskere gjennom oksydet enn metallioner (Al, Si, Ti, Zr-"ventil" -metallene), vil oksydasjon forekomme ved grensesnittet, og et tynt oksid vil bli dannet. MCrAlY legeringsbeleggene brukes som beskyttende belegg på flymotorsturbinblader. Kadmium, aluminium og Al: Zn legeringer brukes som galvaniske offerbelegg på stål. Vakuumkadmium ("vac cad") plating har fordelen over elektroplatert kadmium ved at det ikke er mulighet for hydrogenbrusk av høystyrkestål når vakuumavsetningsbehandling anvendes.