Mitä substraattimateriaaleja PVD-pinnoituskone voi käsitellä pinnoitteen laadusta tai koneen suorituskyvystä tinkimättä?

Metallit alustana: Metallit ovat yleisimmät ja yhteensopivimmat alustat PVD-pinnoituskone johtuen niiden korkeasta lämmönjohtavuudesta, rakenteellisesta eheydestä ja kyvystä kestää tyhjiö- ja plasmaolosuhteita koneen sisällä. Ruostumatonta terästä, titaania, alumiinia, kuparia ja nikkelipohjaisia ​​seoksia käytetään laajalti teollisissa, koristeellisissa ja työkalusovelluksissa, koska ne säilyttävät mittavakauden korkeissa lämpötiloissa eivätkä poista kaasua merkittävästi tyhjiössä. Nämä metallit tarjoavat myös erinomaisen tarttuvuuden useille pinnoitemateriaaleille, kuten TiN, CrN tai DLC. Esikäsittely, mukaan lukien rasvanpoisto, kiillotus tai plasmapuhdistus, on välttämätöntä epäpuhtauksien poistamiseksi, pintaenergian lisäämiseksi ja tasaisen pinnoitteen paksuuden varmistamiseksi. Metallien, joilla on korkea haihtuvuus tai reaktiiviset pinnat, välttäminen estää kammion kontaminoitumisen ja säilyttää pinnoitteen laadun.

Metalliseokset alustana: Erikoismetalliseokset, mukaan lukien työkaluteräkset, koboltti-kromiseokset ja superseokset, soveltuvat PVD-pinnoitteisiin, jos niillä on korkeat sulamispisteet, lämpöstabiilisuus ja alhaiset kaasunpoistoominaisuudet. Näitä seoksia käytetään yleisesti leikkaustyökaluissa, ilmailu-avaruuskomponenteissa, lääketieteellisissä implanteissa ja erittäin kuluvissa pinnoissa. Asianmukainen pinnan esikäsittely, kuten hiekkapuhallus, kemiallinen syövytys tai ionipuhdistus, parantaa tarttuvuutta ja varmistaa tasaisen pinnoituksen erityisesti monimutkaisissa geometrioissa. Seokset, jotka ovat alttiita hapettumiselle tai pintakontaminaatiolle, saattavat vaatia ylimääräisiä esipinnoituskäsittelyjä tarttuvuushäiriöiden tai pinnoitteen delaminoitumisen välttämiseksi. Seoksen valitseminen, jolla on yhteensopivat lämpölaajenemisominaisuudet suhteessa pinnoitusmateriaaliin, vähentää jännityksen muodostumista pinnoitusprosessin aikana ja varmistaa sekä pinnoitteen että alustan pitkäaikaisen kestävyyden.

Keramiikka alustana: Keramiikka, kuten alumiinioksidi (Al2O3), zirkoniumoksidi (ZrO2), piikarbidi (SiC) ja boorikarbidi, voivat toimia tehokkaina PVD-substraatteina korkeissa lämpötiloissa tai kulutusta kestävissä sovelluksissa. Nämä materiaalit ovat kemiallisesti stabiileja ja säilyttävät mittojen eheyden korkeaenergisen plasman alla, mutta ne vaativat usein pinnan aktivointia tai karhennusta pinnoitteen tarttuvuuden parantamiseksi. Plasmasyövytystä, ionipommitusta tai mikrokarhennusta käytetään yleisesti parantamaan mekaanista lukitusta keraamisen pinnan ja kerrostetun kerroksen välillä. Keramiikka sopii erinomaisesti esimerkiksi leikkaustyökaluihin, kulutusta kestäviin pinnoitteisiin ja lämpösulkukerroksiin. Niiden haurauden vuoksi on kuitenkin huolehdittava käsittelyn ja prosessoinnin aikana, jotta vältetään halkeilu, joka voi vaarantaa pinnoitteen tasaisuuden ja suorituskyvyn.

Suunnitellut polymeerit substraatteina: Tietyt korkean suorituskyvyn polymeerit, mukaan lukien polyimidi (PI), PEEK ja polykarbonaattikomposiitit, voidaan pinnoittaa PVD-pinnoituskoneessa, jos saostuslämpötilaa valvotaan huolellisesti pehmenemisen tai muodonmuutosten estämiseksi. Nämä polymeerit mahdollistavat toiminnallisten pinnoitteiden lisäämisen koriste-, suoja- tai estesovelluksiin. Esikäsittely on kriittinen polymeerisubstraateille, usein plasmaaktivointiin tai kemialliseen pinnan modifiointiin pintaenergian ja adheesion lisäämiseksi. Päällystyspolymeerit vaativat alhaisemman energian pinnoitustekniikoita, ja prosessiparametrit, kuten alustan poikkeama, kerrostumisnopeus ja tyhjiotaso, on optimoitava lämpörasituksen tai vääntymisen estämiseksi. Heikkotehoiset muovit tai kosteutta sisältävät polymeerit ovat yleensä yhteensopimattomia kaasun poistumisen tai muodonmuutoksen vuoksi korkeassa tyhjiössä ja lämpötilassa.

Alustan valmistelun merkitys: Riippumatta alustatyypistä, asianmukainen valmistelu on välttämätöntä korkealaatuisten pinnoitteiden saavuttamiseksi. Alustan pinnat on puhdistettava öljyjen, rasvojen, oksidien ja pölyhiukkasten poistamiseksi, jotka voivat häiritä tartuntaa ja aiheuttaa pinnoitusvirheitä. Plasmapuhdistusta, ionipommitusta, ultraäänipuhdistusta tai kemiallista syövytystä käytetään yleisesti substraattimateriaalista riippuen. Pinnan karheus, joka vaihtelee muutamasta nanometristä mikrometriin pinnoitteesta ja sovelluksesta riippuen, vaikuttaa suoraan mekaaniseen lukitukseen ja tarttumiseen. Asianmukainen esikäsittely estää pinnoitteen delaminaatiota, vähentää reikiä tai onteloita ja varmistaa tasaisen kerrostumisen tasaisille tai monimutkaisille pinnoille, mikä on kriittistä PVD-pinnoitteiden toiminnallisen suorituskyvyn ylläpitämisen kannalta.

Terminen ja mekaaninen yhteensopivuus: Alustan tulee olla termisesti ja mekaanisesti yhteensopiva sekä PVD-prosessin että pinnoitusmateriaalin kanssa. Lämpölaajenemiskertoimien erot alustan ja pinnoitteen välillä voivat johtaa jännityksen kertymiseen, halkeamiseen tai delaminoitumiseen pinnoituksen tai käytön aikana. Metallit ja keramiikka kestävät yleensä hyvin lämpöjännitystä, kun taas polymeerit vaativat huolellista lämpötilanhallintaa. Substraattien on myös oltava mekaanisesti kestäviä kestämään käsittelyä, pyörimistä tai tärinää pinnoituksen aikana. Valitsemalla alustan, jolla on sopiva lämpölaajeneminen, kovuus ja pintaenergia, varmistetaan, että pinnoite kiinnittyy kunnolla, säilyttää toiminnallisen suorituskyvyn eikä aiheuta vahinkoa PVD-koneelle.