রঙিন স্টেইনলেস স্টিলের শীটের জন্য উল্লম্ব শীর্ষ-খোলা পিভিডি ভ্যাকুয়াম কোটিং মেশিন: ডিজাইন, লক্ষ্য উপাদান এবং প্রক্রিয়া গ্যাস

১. উল্লম্ব শীর্ষ-খোলা পিভিডি কোটিং মেশিনের পরিচিতি

ফিজিক্যাল ভেপার ডিপোজিশন (PVD) প্রযুক্তি স্টেইনলেস স্টিলের শীটের পৃষ্ঠের চিকিত্সায় বিপ্লব ঘটিয়েছে, যা ব্যতিক্রমী স্থায়িত্ব, জারা প্রতিরোধের এবং নান্দনিক আবেদন সহ উচ্চ-মানের রঙিন কোটিং তৈরি করতে সক্ষম করে। বিভিন্ন পিভিডি সরঞ্জামের কনফিগারেশনের মধ্যে, উল্লম্ব শীর্ষ-খোলা ভ্যাকুয়াম কোটিং মেশিনটি বৃহৎ স্টেইনলেস স্টিলের ওয়ার্কপিসগুলি পরিচালনা করার জন্য তার দক্ষতার জন্য আলাদা, বিশেষ করে শিল্প-স্কেল উৎপাদনে। এই বিশেষ সরঞ্জামটিতে একটি অনন্য শীর্ষ-খোলা কাঠামো রয়েছে যার জন্য একটি দ্বি-তলা কারখানার বিন্যাস প্রয়োজন, উপরের তলাটি ওভারহেড ক্রেন সিস্টেমের মাধ্যমে ওয়ার্কপিস লোড/আনলোড করার অ্যাক্সেস পয়েন্ট হিসাবে কাজ করে।

মূল ডিজাইনটি উচ্চ-গ্রেডের SUS 304 স্টেইনলেস স্টিলের তৈরি একটি উল্লম্ব ভ্যাকুয়াম চেম্বারের উপর কেন্দ্রীভূত, যা কঠোর শিল্প পরিবেশে কাঠামোগত অখণ্ডতা এবং জারা প্রতিরোধের নিশ্চিত করে। একটি সাধারণ চেম্বারের পরিমাপ φ2600 × H4100 মিমি, যা সর্বোত্তম প্রক্রিয়াকরণের তাপমাত্রা বজায় রাখতে এবং ওয়ার্কপিসের তাপীয় বিকৃতি রোধ করতে একটি ডাবল-লেয়ার কুলিং ওয়াটার জ্যাকেট দিয়ে সজ্জিত। শীর্ষ-খোলা প্রক্রিয়াটি সাইড-ওপেনিং ডিজাইনের স্থানিক সীমাবদ্ধতা দূর করে, অতিরিক্ত-বড় স্টেইনলেস স্টিলের শীট (প্রতি ব্যাচে 1300 × 3100 × 3 মিমি পর্যন্ত) বা অনিয়মিত আকারের উপাদানগুলি (1900 × 3700 × 50 মিমি পর্যন্ত) মিটমাট করে। মেশিনের অভ্যন্তরে একটি উত্তোলন-টাইপ রোটারি ফ্রেম রয়েছে যা ওয়ার্কপিসের বিপ্লব এবং ঘূর্ণন উভয়ই সক্ষম করে, যা অভিন্ন কোটিং জমা নিশ্চিত করে। 36টি আর্ক সোর্স হোল এবং 4টি পর্যবেক্ষণ উইন্ডোর সাথে মিলিত, এই দ্বৈত-গতি সিস্টেমটি সুনির্দিষ্ট প্রক্রিয়া নিয়ন্ত্রণ এবং রিয়েল-টাইম ফিল্ম গঠন পর্যবেক্ষণের অনুমতি দেয়।

২. দ্বি-তলা কারখানার বিন্যাস এবং ওভারহেড ক্রেন ইন্টিগ্রেশন

উল্লম্ব শীর্ষ-খোলা ডিজাইনটি অপারেশনাল দক্ষতা এবং নিরাপত্তা সর্বাধিক করার জন্য একটি দ্বি-তলা কারখানার কনফিগারেশনকে বাধ্যতামূলক করে। গ্রাউন্ড ফ্লোরে পিভিডি মেশিনের মূল বডি রয়েছে, যার মধ্যে ভ্যাকুয়াম চেম্বার, পাম্পিং সিস্টেম, পাওয়ার সাপ্লাই ইউনিট এবং কুলিং অবকাঠামো অন্তর্ভুক্ত। উপরের তলা (সাধারণত 4.5 থেকে 5 মিটার উঁচু) ভ্যাকুয়াম চেম্বারের উপরের কভারে অ্যাক্সেস এবং পরিচালনা করার জন্য একটি রক্ষণাবেক্ষণ এবং লোডিং প্ল্যাটফর্ম হিসাবে কাজ করে। এই বিন্যাসটি অনুভূমিক মেঝে এলাকার সীমাবদ্ধতা কাটিয়ে উঠতে উল্লম্ব স্থানকে কাজে লাগায়, যা স্থান সীমাবদ্ধতাযুক্ত নির্মাতাদের জন্য উপযুক্ত এবং বৃহৎ ওয়ার্কপিস হ্যান্ডলিংয়ের সুবিধা দেয়।

একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান হল দ্বিতীয় তলায় ইনস্টল করা 5–10 টন ওভারহেড ক্রেন (বিম ক্রেন), যা তিনটি মূল অপারেশনের জন্য দায়ী: ভ্যাকুয়াম চেম্বারের উপরের কভার খোলা/বন্ধ করা, রোটারি ফ্রেমে ওয়ার্কপিস লোড/আনলোড করা এবং আর্ক সোর্স এবং অভ্যন্তরীণ উপাদানগুলির রক্ষণাবেক্ষণ করা। সুনির্দিষ্ট পজিশনিং প্রযুক্তির সাথে সমন্বিত, ক্রেনটি ওয়ার্কপিস ক্যারোসেল এবং ভ্যাকুয়াম চেম্বারের মধ্যে সারিবদ্ধতা নিশ্চিত করে, দূষণ বা ক্ষতির ঝুঁকি কমিয়ে দেয়। নিরাপত্তা বৈশিষ্ট্যের মধ্যে রয়েছে অ্যান্টি-সওয়ে মেকানিজম, জরুরি স্টপ কন্ট্রোল এবং লোড সেন্সর যা ওভারলোডিং প্রতিরোধ করে, যা শিল্প নিরাপত্তা মানগুলির সাথে সঙ্গতিপূর্ণ।

দ্বি-তলা বিন্যাস কর্মপ্রবাহের দক্ষতা অপ্টিমাইজ করে: গ্রাউন্ড ফ্লোরে কোটিং চলতে থাকার সময়, উপরের তলা পরবর্তী ওয়ার্কপিস ব্যাচ প্রস্তুত করতে পারে, যা ডাউনটাইম কমিয়ে দেয়। অতিরিক্তভাবে, উন্নত প্ল্যাটফর্মটি টার্গেট প্রতিস্থাপন, চেম্বার পরিষ্কার করা এবং সিস্টেম পরিদর্শনের মতো রক্ষণাবেক্ষণ কাজের জন্য নিরাপদ, সুবিধাজনক অ্যাক্সেস সরবরাহ করে।

৩. রঙিন স্টেইনলেস স্টিল কোটিংয়ের জন্য লক্ষ্য উপাদান

কোটিংয়ের রঙ প্রাথমিকভাবে লক্ষ্য উপাদান নির্বাচন এবং প্রক্রিয়া গ্যাসের সাথে এর রাসায়নিক বিক্রিয়া দ্বারা নির্ধারিত হয়। নীচে সাধারণভাবে ব্যবহৃত লক্ষ্য এবং তাদের সংশ্লিষ্ট রঙ, প্রক্রিয়া এবং অ্যাপ্লিকেশনগুলির একটি বিস্তারিত ওভারভিউ দেওয়া হল:

৩.১ টাইটানিয়াম (Ti) লক্ষ্য

টাইটানিয়াম লক্ষ্য নাইট্রোজেন, অক্সিজেন এবং কার্বন-যুক্ত গ্যাসের সাথে বিক্রিয়ার মাধ্যমে বহুমুখী রঙের বিকল্প সরবরাহ করে:

• প্রাকৃতিক স্টেইনলেস স্টিলের ফিনিশ: বিশুদ্ধ আর্গনে অ-প্রতিক্রিয়াশীল স্পুটারিংয়ের মাধ্যমে অর্জন করা হয়েছে। একটি 50–100 nm পাতলা টাইটানিয়াম ফিল্ম সাবস্ট্রেটের প্রাকৃতিক চেহারা সংরক্ষণ করে যখন জারা প্রতিরোধের এবং পৃষ্ঠের মসৃণতা বৃদ্ধি করে, যা রান্নাঘরের সরঞ্জাম এবং স্থাপত্য হ্যান্ড্রাইলের জন্য উপযুক্ত।
• সোনা: নাইট্রোজেন-সমৃদ্ধ বায়ুমণ্ডলে (N₂:Ar ≈ 3:7) প্রতিক্রিয়াশীল স্পুটারিং দ্বারা গঠিত, টাইটানিয়াম নাইট্রাইড (TiN) তৈরি করে। TiN-এর ইলেকট্রনিক ব্যান্ড কাঠামো হলুদ আলোকে নির্বাচনীভাবে প্রতিফলিত করে, যা 2000 HV পর্যন্ত কঠোরতা সহ একটি প্রাণবন্ত সোনালী আভা তৈরি করে। গয়না এবং এলিভেটর প্যানেলের মতো আলংকারিক এবং কার্যকরী অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য আদর্শ।
• গোলাপী সোনা: নাইট্রোজেন-আর্গন মিশ্রণে মিথেন (CH₄) যোগ করে তৈরি করা হয়েছে (N₂:CH₄:Ar ≈ 2:1:7), টাইটানিয়াম কার্বোনাইট্রাইড (TiCN) তৈরি করে। কার্বন উপাদান আভা নিয়ন্ত্রণ করে—উচ্চ ঘনত্ব গোলাপী ছায়া গভীর করে। TiCN উচ্চ-ট্র্যাফিক পৃষ্ঠের জন্য উচ্চতর পরিধান প্রতিরোধের প্রস্তাব করে।
• কফি ব্রাউন: একটি উচ্চতর কার্বন-থেকে-নাইট্রোজেন অনুপাত (N₂:CH₄:Ar ≈ 1:2:7) এবং 200–300 nm কোটিং পুরুত্বের সাথে অপ্টিমাইজ করা TiCN প্রক্রিয়া। বর্ধিত কার্বন অন্তর্ভুক্তকরণ একটি উষ্ণ কফি ব্রাউন আভা তৈরি করে (হালকা ট্যান থেকে গভীর এসপ্রেসো পর্যন্ত), যা উচ্চ-শ্রেণীর আসবাবপত্র এবং স্বয়ংচালিত অভ্যন্তর ট্রিমের জন্য জনপ্রিয়।
• কালো: নাইট্রোজেন, মিথেন এবং অক্সিজেনের মিশ্রিত বায়ুমণ্ডলে উত্পাদিত (N₂:CH₄:O₂:Ar ≈ 2:3:1:14), টাইটানিয়াম কার্বোনাইট্রাইড অক্সাইড (TiCNO) তৈরি করে। এই ঘন, নিরাকার কোটিং 95% এর বেশি দৃশ্যমান আলো শোষণ করে, যা ভোক্তা ইলেকট্রনিক্সের জন্য ব্যতিক্রমী স্ক্র্যাচ প্রতিরোধের সাথে একটি ম্যাট কালো ফিনিশিং সরবরাহ করে।

৩.২ জিরকোনিয়াম (Zr) লক্ষ্য

জিরকোনিয়াম লক্ষ্য টেকসই, স্ক্র্যাচ-প্রতিরোধী কোটিংগুলিতে শ্রেষ্ঠত্ব অর্জন করে:

• সোনা: নাইট্রোজেনে স্পুটারিং করে গঠিত জিরকোনিয়াম নাইট্রাইড (ZrN) (N₂:Ar ≈ 2:8) TiN-এর চেয়ে উষ্ণ, নরম সোনালী ছায়া প্রদান করে। উচ্চতর জারা প্রতিরোধের বিল্ডিং সম্মুখভাগ এবং মেরিন হার্ডওয়্যারের মতো বহিরঙ্গন অ্যাপ্লিকেশনগুলির জন্য উপযুক্ত।
• কালো: একটি নাইট্রোজেন-মিথেন বায়ুমণ্ডলে উত্পাদিত জিরকোনিয়াম কার্বোনাইট্রাইড (ZrCN) (N₂:CH₄:Ar ≈ 1:3:16) একটি গভীর জেট-কালো ফিনিশ সরবরাহ করে। উচ্চ কার্বন উপাদান (30–40 পারমাণবিক%) স্মার্টফোন ফ্রেম এবং শিল্প উপাদানগুলির জন্য কঠোরতা (2200 HV পর্যন্ত) বাড়ায়।

৩.৩ ক্রোমিয়াম (Cr) লক্ষ্য

ক্রোমিয়াম লক্ষ্য স্থিতিশীল নিরপেক্ষ এবং মাটির টোন তৈরি করে:

• নীল: অক্সিজেনে প্রতিক্রিয়াশীল স্পুটারিং করে গঠিত ক্রোমিয়াম অক্সাইড (Cr₂O₃) (O₂:Ar ≈ 3:7) 150–200 nm পুরুত্বের সাথে। হালকা হস্তক্ষেপ একটি প্রাণবন্ত নীল আভা তৈরি করে—পাতলা ফিল্মগুলি আকাশী নীল তৈরি করে, ঘন স্তর গভীর নৌবাহিনী তৈরি করে। চমৎকার UV প্রতিরোধের বহিরঙ্গন সাইনেজ এবং স্বয়ংচালিত ট্রিমের জন্য উপযুক্ত।
• কালো: একটি নাইট্রোজেন-মিথেন মিশ্রণ থেকে ক্রোমিয়াম নাইট্রাইড কার্বাইড (CrCN) (N₂:CH₄:Ar ≈ 2:2:16) উচ্চ রাসায়নিক প্রতিরোধের সাথে একটি ম্যাট কালো ফিনিশ সরবরাহ করে, যা খাদ্য প্রক্রিয়াকরণ সরঞ্জাম এবং বাথরুমের ফিক্সচারের জন্য আদর্শ।

৩.৪ স্টেইনলেস স্টিলের লক্ষ্য

নির্দিষ্ট রঙের জন্য সাশ্রয়ী বিকল্প:

• প্রাকৃতিক স্টেইনলেস স্টিলের ফিনিশ: বিশুদ্ধ আর্গনে অ-প্রতিক্রিয়াশীল স্পুটারিং একটি কোটিং তৈরি করে যা সাবস্ট্রেটের গঠনের সাথে মিলে যায়, যা বৃহৎ আকারের স্থাপত্য প্রকল্পের জন্য প্রাকৃতিক চেহারা সংরক্ষণ করে।
• নীল: নাইট্রোজেনে প্রতিক্রিয়াশীল স্পুটারিং (N₂:Ar ≈ 4:6) স্টেইনলেস স্টিল নাইট্রাইড (FeCrN) তৈরি করে, যা বাণিজ্যিক বিল্ডিং সম্মুখভাগের জন্য ব্যতিক্রমী আনুগত্য এবং রঙের স্থিতিশীলতা সহ একটি গভীর নীল আভা সরবরাহ করে।

৪. পিভিডি কোটিং-এ প্রক্রিয়া গ্যাস

পিভিডি প্রক্রিয়া স্পুটারিংয়ের জন্য নিষ্ক্রিয় গ্যাস এবং যৌগ গঠনের জন্য প্রতিক্রিয়াশীল গ্যাসের উপর নির্ভর করে। গ্যাস বিশুদ্ধতা, প্রবাহের হার এবং আংশিক চাপের সুনির্দিষ্ট নিয়ন্ত্রণ ধারাবাহিক রঙ এবং কর্মক্ষমতা নিশ্চিত করে:

৪.১ নিষ্ক্রিয় গ্যাস: আর্গন (Ar)

আর্গন (99.999%+ বিশুদ্ধতা) প্রধান স্পুটারিং মাধ্যম হিসাবে কাজ করে, যার পারমাণবিক ওজন (39.95 g/mol) লক্ষ্য পরমাণুগুলিকে স্থানচ্যুত করার জন্য আদর্শ। প্রবাহের হার 50–200 sccm থেকে শুরু করে, চেম্বারের চাপ 10⁻² থেকে 10 Pa পর্যন্ত বজায় থাকে। প্রাকৃতিক স্টেইনলেস স্টিলের ফিনিশের জন্য, বিশুদ্ধ আর্গন (100–150 sccm) ব্যবহার করা হয়।

৪.২ প্রতিক্রিয়াশীল গ্যাস

• নাইট্রোজেন (N₂): সোনালী, গোলাপী সোনা বা নীল আভার সাথে নাইট্রাইড কোটিং (TiN, ZrN, FeCrN) তৈরি করে। প্রবাহের হার: 30–70 sccm; বিশুদ্ধতা ≥ 99.998%।
• অক্সিজেন (O₂): নীল বা ইরিডেসেন্ট রঙের সাথে অক্সাইড কোটিং (TiO₂, Cr₂O₃) তৈরি করে। প্রবাহের হার: 20–60 sccm; বিশুদ্ধতা ≥ 99.998%।
• কার্বন-যুক্ত গ্যাস: মিথেন (CH₄, 10–50 sccm) এবং অ্যাসিটিলিন (C₂H₂) কার্বোনাইট্রাইড কোটিং (TiCN, ZrCN) এর জন্য কার্বন সরবরাহ করে। মিথেন স্থিতিশীলতা প্রদান করে; অ্যাসিটিলিন কালো টোন গভীর করে।

৪.৩ গ্যাস নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা

সুনির্দিষ্ট গ্যাস নিয়ন্ত্রণ ব্যবস্থা (ভর প্রবাহ নিয়ন্ত্রক, চাপ ট্রান্সডিউসার) পিএলসি ইউনিটের সাথে একত্রিত হয়, যা এক-টাচ অপারেশনের জন্য রঙ-নির্দিষ্ট রেসিপি (50টি প্রোফাইল পর্যন্ত) সংরক্ষণে সক্ষম করে। পরিশোধন ফিল্টার আর্দ্রতা, তেল এবং কণা অপসারণ করে, যা ধারাবাহিক প্রক্রিয়া শর্ত নিশ্চিত করে।

৫. মূল প্রযুক্তিগত বৈশিষ্ট্য এবং কার্যকরী সুবিধা

• ওয়ার্কপিস ক্যাপাসিটি: প্রতি ব্যাচে 3টি শীট পর্যন্ত (1300 × 3100 × 3 মিমি); ডুয়াল ফিক্সচার রোটারি ফ্রেম।
• ভ্যাকুয়াম পারফরম্যান্স: চূড়ান্ত চাপ 5.0 × 10⁻⁴ Pa; লিক হার 0⁻³ Pa·L/s।
• কোটিং চক্র: প্রতি ব্যাচে 3–6 ঘন্টা (প্রাকৃতিক ফিনিশের জন্য 3 ঘন্টা; বাদামী/কালো রঙের জন্য 5–6 ঘন্টা)।
• রঙের নির্ভুলতা: পুনরাবৃত্তিযোগ্যতা ΔE 0 (CIE ল্যাব); রিয়েল-টাইম অপটিক্যাল মনিটরিং।
• স্বয়ংক্রিয়তা: ম্যানুয়াল/আধা-স্বয়ংক্রিয়/সম্পূর্ণ স্বয়ংক্রিয় মোড; টাচস্ক্রিন ইন্টারফেস।
• শক্তি দক্ষতা: প্রচলিত সাইড-ওপেনিং মেশিনের চেয়ে 15–20% কম খরচ।

৬. অ্যাপ্লিকেশন এবং শিল্পের প্রভাব

শিল্প জুড়ে ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়:

• স্থাপত্য: সম্মুখভাগ, কার্টেন ওয়াল, দরজা/জানালার ফ্রেম (সোনা, নীল, প্রাকৃতিক ফিনিশ)।
• গৃহস্থালী সামগ্রী: রেফ্রিজারেটর প্যানেল, রান্নাঘরের হার্ডওয়্যার (প্রাকৃতিক ফিনিশ, কালো, গোলাপী সোনা)।
• স্বয়ংচালিত: অভ্যন্তরীণ/বহিরাগত ট্রিম, চাকার রিম (কালো, কফি ব্রাউন, গোলাপী সোনা)।
• ভোক্তা ইলেকট্রনিক্স: স্মার্টফোন/ল্যাপটপ ক্যাসিং (কালো, নীল, গোলাপী সোনা)।
• আসবাবপত্র: ক্যাবিনেটের হাতল, আলো ফিক্সচার (কফি ব্রাউন, সোনা, নীল)।

মেশিনটি হেক্সাভ্যালেন্ট ক্রোমিয়াম-মুক্ত কোটিং সহ টেকসই উত্পাদন সমর্থন করে, যা বহুমুখী রঙের বিকল্পের মাধ্যমে পণ্যের পার্থক্য বাড়ায়।