Physikalischer Gasphasenabscheidung

Liese Gertz April 6, 2016 P 20 0
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Physikalische Dampfabscheidung beschreibt eine Vielzahl von Vakuumabscheidungsverfahren verwendet werden, um dünne Filme, die durch Kondensation eines verdampften Form des gewünschten Folienmaterial auf verschiedene Werkstückflächen abzuscheiden.

Das Beschichtungsverfahren beinhaltet rein physikalische Verfahren wie Hochtemperatur-Vakuumverdampfung mit nachfolgender Kondensation oder Plasma-Sputter-Bombardement nicht mit einer chemischen Reaktion an der Oberfläche als in der chemischen Dampfabscheidung beschichtet werden.

Der Begriff physikalische Gasphasenabscheidung erschien ursprünglich in der 1966 Buch Vapor Deposition von CF Powell, JH Oxley und JM Blocher Jr.,. Physical Vapor Deposition-Beschichtung ist ein Verfahren, das gegenwärtig verwendet wird, um eine Reihe von Produkten, darunter Automobilteile wie Räder und Kolben, chirurgischen Werkzeugen, Bohrer und Pistolen zu verbessern.

Die aktuelle Version von Physical Vapour Deposition wurde im Jahr 2010 von der NASA Wissenschaftler am NASA Glenn Research Center in Cleveland, Ohio abgeschlossen. Diese physikalische Gasphasenabscheidung Beschichtung besteht aus dünnen Schichten aus Metall, die miteinander durch eine rig, dass die NASA beendete die Entwicklung im Jahr 2010, um die Beschichtung zu machen gebunden sind gemacht, setzen die Entwickler die wesentlichen Bestandteile in die Takelage, die das umliegende Normaldruck bis Tropfen einem Torr. Von dort wird die Beschichtung mit einem Plasmabrenner, der 17.540 Grad Fahrenheit oder 9.727 Grad Celsius erreicht, erhitzt. NASA-PS-PVD ist eine von nur zwei derartige Einrichtungen in den USA und in eine von vier in der Welt. In der Automobilwelt, ist es die neueste Alternative zu der Verchromung, die für Lkw und Pkw seit Jahren verwendet wurde. Dies ist, weil es erwiesen ist, um die Haltbarkeit zu erhöhen und wiegen weniger als Chromschicht, was ein Vorteil ist, weil die Beschleunigung und die Kraftstoffeffizienz eines Fahrzeugs zu erhöhen. Physical Vapor Deposition Beschichtungs wird immer populärer aus vielen Gründen, einschließlich, dass es eines Produkts Haltbarkeit verbessert. In der Tat haben Studien gezeigt, dass sie die Lebensdauer eines ungeschützten Produkts Zehnfache zu erhöhen.

Varianten von PVD gehören, in alphabetischer Reihenfolge:

  • Lichtbogenverdampfen: In dem eine Hochleistungslichtbogen auf das Ziel ausgetragene Material Blasten entfernt einige in hochionisierten Dampf auf das Werkstück aufgebracht werden.
  • Physikalische Elektronenstrahl-Dampfabscheidung: in der das Material abgeschieden werden soll, zu einem hohen Dampfdruck durch Elektronenbeschuß im "hohen" Vakuum erhitzt und durch Diffusion transportiert, um durch die Kondensation auf dem Werkstück abgeschieden werden.
  • Aufdampfen: in der das Material abgeschieden werden soll, zu einem hohen Dampfdruck erhitzt durch elektrisches Widerstandsheizen in "low" Vakuum.
  • Pulsed Laser Deposition: In dem eine Hochleistungslaser abträgt Material von dem Target in einen Dampf.
  • Sputterabscheidung in der A Glimmplasmaentladung beschießt das Material einige Sputtern entfernt als Dampf für eine nachfolgende Abscheidung.

PVD ist in der Herstellung von Produkten verwendet, einschließlich Halbleiterbauelementen, aluminisierte PET-Folie für Luftballons und Snack-Beutel, und beschichteten Schneidwerkzeuge für die Metallbearbeitung. Neben PVD-Tools für die Fertigung, wurden spezielle kleineren Werkzeugen entwickelt. Sie dienen in erster Linie dem Zweck der extremen Dünnfilme wie Atomschichten und sind vor allem für kleine Substrate verwendet. Ein gutes Beispiel sind Mini Elektronenstrahlverdampfer, die Monoschichten aus nahezu allen Materialien hinterlegen mit Schmelzpunkten bis zu 3500 ° C.

Gemeinsame Beschichtungen mittels PVD aufgebracht sind Titannitrid, Zirkoniumnitrid, Chromnitrid, Titanaluminiumnitrid.

Das Ausgangsmaterial wird unvermeidlich auch auf den meisten anderen Flächen Innenraum der Vakuumkammer, einschließlich der Vorrichtungs, um die Teile zu halten abgeschieden.

Einige der Techniken verwendet werden, um die physikalischen Eigenschaften des PVD-Beschichtungen messen:

  • Calo Tester: Schichtdickenprüfung
  • Nanoindentation: Härtetest für Dünnfilmbeschichtungen
  • Stift-Scheibe-Tester: Verschleiß und Reibungskoeffizienten-Test
  • Scratch-Tester: Beschichtung von Hafttest

Vorteile

  • PVD-Beschichtungen sind manchmal härter und korrosionsbeständiger als Beschichtungen des Elektroplattierungsprozesses aufgetragen. Die meisten Beschichtungen haben eine hohe Temperatur und gute Schlagzähigkeit, hervorragende Abriebfestigkeit und sind so haltbar, dass Schutzdecklacke sind fast nie nötig.
  • Möglichkeit jede Art von anorganischen und einige organische Beschichtungsmaterialien auf einem ebenso vielfältige Gruppe von Substraten und Oberflächen mit einer Vielzahl von Oberflächen, um praktisch zu nutzen.
  • Umweltfreundlicher als herkömmliche Beschichtungsverfahren, wie Galvanotechnik und Malerei.
  • Mehr als eine Technik verwendet, um eine gegebene Film abzuscheiden.

Nachteile

  • Spezifische Technologien können Beschränkungen zu verhängen; zum Beispiel typisch für die meisten PVD-Beschichtungstechniken ist line-of-sight Transfer, aber es gibt Methoden, die eine vollständige Abdeckung der komplexen Geometrien zu ermöglichen.
  • Einige PVD-Technologien arbeiten typischerweise bei sehr hohen Temperaturen und Staubsauger, die besondere Aufmerksamkeit erfordern vom Bedienungspersonal.
  • Benötigt ein Kühlwassersystem, um große Wärmelasten abzuführen.

Anwendung

Wie zuvor erwähnt, sind PVD-Beschichtungen im Allgemeinen zur Verbesserung der Härte, Verschleißfestigkeit und Oxidationsbeständigkeit. Somit ermöglicht die Verwendung solcher Beschichtungen in einem weiten Bereich von Anwendungen, wie zum Beispiel:

  • Luft- und Raumfahrt
  • Automotive
  • Surgical / Medical
  • Werkzeugen und Formen für alle Arten von Materialbearbeitung
  • Schneidewerkzeuge
  • Schusswaffen
  • Optics
  • Uhren
  • Dünne Schichten
  • Dart Barrel
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