روند توسعه پوشش PVD

توسعه فعلی فن آوری پوشش PVD در جهان چهار رشته عمده زیر است.

1. ترکیب پوشش تمایل به متنوع و کامپوزیت دارد

نسل اول پوشش های PVD عمدتا TiN بود. بر این اساس، TiC، TiCN، ZrN، CrN، WC و دیگر پوشش های تک فلز ساخته شد. با توسعه بیشتر فن آوری رسوب PVD، پوششهای آلی چند فلزی مانند آلومینیوم مانند TiAIN و TiAICN یکی پس از دیگری بوجود آمد. مقاومت سایش و سختی قرمز این پوشش ها بسیار بالاتر از پوشش های یکنواخت فلزی است و می توان آنها را برای سرعت های بالاتر برش مانند hobbing (تا 150m / min) استفاده کرد. بعدها مردم امکان لایه بندی پوشش های مختلف بر روی ابزار را برای اعمال مزایای پوشش های مختلف مانند TiN + TiCN + TiN، TiN + TiAlN، TiAIN + WC / C و غیره در نظر گرفتند.

در سال های اخیر، تکنولوژی پوشش PVD گام دیگری به پیش رانده است. بسیاری از شرکت های پوشش سازنده فن آوری های پوشش پالس مانند P3E (Electron Electron Expansion Pulse Enhanced Electron Expansion) را از بلزرز، سوئیس توسعه داده اند. و تکنولوژی HIP_ (High Ion Pulse) از Cemecon، آلمان. هر دو این تکنولوژی های جدید از الکترون های پالس برای هدف گیری تبخیر قوس استفاده می کنند. از آنجایی که این فرآیند می تواند در فضای اکسیژن عمل کند، بنابراین از لحاظ نظری، تقریبا هر اکسید فلزی (به عنوان مثال A12O3، ZrO2، Cr2O3، Ta2O5 و غیره) و پوشش های ترکیب آنها می تواند توسط این فرایند ذخیره شود.

2. برنامه توسعه پوشش ها هدفمندتر است

به منظور رفع نیازهای مختلف برنامه، طراحی و توسعه پوشش ها به طور فزاینده ای هدف قرار می گیرد. به منظور برآوردن ویژگی ها و الزامات مناطق مختلف کاربرد، از قبیل حفاری، فرز، خشک کردن، مهر زدن، نقاشی و غیره، پوشش هایی با مزایای نسبی در این زمینه توسعه یافته است. پس از تلاش های مستمر و آزمایشات، در زمینه های خاصی از قبیل استفاده از پوشش های آلومینیوم TiX (Al: Ti-2: 1) در آسیاب های رنگی، پوشش های ضد تیتانیوم AICrN در مخلوط خشک با سرعت بالا، کامپوزیت پوشش CrN + TISIN در حفاری، پوشش کامپوزیت TIN + TCX در قالب قالب. سطح زندگی آنها به طور قابل توجهی بهتر از پوشش های دیگر است. علاوه بر این، پوشش های مختلف هدفمند برای مقاومت در برابر خوردگی (پوشش Crx)، "روانکاری خودکار (پوشش WC / C)، پردازش مواد نرم (پوشش MoS2) و پردازش مواد سخت (CBN، پوشش Dimond) به طور گسترده ای مورد استفاده قرار می گیرند. با توسعه مداوم فن آوری های پوشش PVD، پوششهای جدید هدفمند همچنان برای جایگزینی آنها توسعه خواهد یافت.

3. ذرات رسوب شده از پوشش به اندازه نانو اندازه گیری می شوند

با توسعه فناوری نانو و پیشرفت تکنولوژی پوشش، پوشش نانو ابزار نیز توجه بسیاری از محققان و شرکت های خدمات پوشش PVD را جلب کرده است. نانوکریستالیزاسیون ذرات رسوب شده پوشش می تواند استحکام باند بین پوشش و بستر را افزایش دهد، در عین حال می تواند زبری سطح پوشش را کاهش دهد. در حال حاضر، بیشتر ذرات رسوب شده پوشش هنوز بزرگ هستند. اگر چه به اصطلاح پوشش نانو مقیاس وجود دارد، ذرات بزرگتر هنوز هم در سطح نهایی آنها یافت می شود و سطح پوشش هنوز خشن است. کاهش اندازه ذرات پوشیده شده از پوشش و حفظ ثبات فرآیند برای جلوگیری از ذرات غیر طبیعی بزرگ دیگر جهت توسعه پوشش می شود. به ویژه برای کاربرد در صورت آینه، اگر چه برخی از شرکت ها پوشش آینه را توسعه داده اند، کیفیت و ثبات ضعیف است و روند بسیار پیچیده است. در آینده نانو کریستالیزاسیون ذرات پوشش و اندازه گیری نانومواد شدن ضخامت لايه پوشش به عنوان اصلی ترین جهت توسعه خواهد بود که اهمیت زیادی برای بهبود عملکرد کلی پوشش و کاهش تنش بین لایه ها دارد و باعث افزایش صاف بودن صورت آینه و همچنین گسترش پوشش ها در صنعت دقت تشکیل می شود.

4. دمای فرایند پوشش کمتر و کمتر می شود

از درجه حرارت رسوب در حدود 1000 درجه سانتی گراد برای لایه پوشش CVD به طور کلی تا حدود 500 درجه سانتی گراد برای پوشش PVD و PECVD، دمای رسوب پوشش کاهش یافته است. بنابراین، محدوده کاربرد لایه پوشش نیز بزرگ شده است، اما دمای رسوب حدود 500 درجه سانتیگراد هنوز بر روی قطعه کار تاثیر منفی دارد، مانند تغییر شکل و کاهش سختی بستر. بنابراین، نیازهای خاصی برای درمان پیش گرما با قطعه کاری پوشیده شده مورد نیاز است. به عنوان مثال دمای حرارت قطعه کار ممکن است کمتر از دمای پوشش باشد. پوشش های دمای پایین، مانند دمای پوشش زیر 200 درجه سانتیگراد، این محدودیت ها را از بین می برند، که مواد مختلفی برای پوشش فراهم می کند و انتخاب گرمایش سریع تر انعطاف پذیرتر است. در عین حال، استفاده از پوشش های کم دمای نیز مصرف انرژی مصرفی تجهیزات پوشش را کاهش می دهد و دارای اثر حفاظتی خاص در حفاظت از انرژی است. علاوه بر این، کاهش دمای پوشش باعث کاهش زمان گرمایش و خنک شدن و سپس کاهش چرخه تحویل پوشش می شود. بنابراین پوششهای کم دما، کاربرد و محبوبیت پوشش را ارتقاء می دهند و به یک جهت مهم توسعه پوشش PVD تبدیل می شوند. در حال حاضر، برخی از شرکت های پوشش پوشش یخ زده را توسعه داده اند (درجه حرارت پوشش تا 250 درجه سانتی گراد است). با این حال، به دلیل بی ثباتی فرآیند و چسبندگی ضعیف بین پوشش و بستر، هیچ کاربرد قابل توجهی ساخته نشده است و نیازمند بهبود بیشتر است.