Machine de revêtement sous vide PVD à ouverture verticale pour tôles d'acier inoxydable coloré: conception, matériaux cibles et gaz de procédé

1. Introduction à la machine de revêtement PVD à ouverture verticale

La technologie de dépôt par vapeur physique (PVD) a révolutionné le traitement de surface des feuilles d'acier inoxydable, permettant la production de revêtements colorés de haute qualité avec une durabilité exceptionnelle,résistance à la corrosionParmi les différentes configurations d'équipements PVD, la machine de revêtement sous vide à ouverture verticale se distingue par son efficacité dans la manutention de grandes pièces en acier inoxydable,en particulier dans la production à l'échelle industrielleCet équipement spécialisé dispose d'une structure unique à ouverture supérieure qui nécessite une disposition d'usine à deux étages,d'une hauteur supérieure n'excédant pas 10 mm,.

La conception de base est centrée sur une chambre à vide verticale en acier inoxydable SUS 304 de haute qualité, garantissant l'intégrité structurelle et la résistance à la corrosion dans des environnements industriels difficiles.Une chambre typique mesure φ2600 × H4100 mm, équipé d'un gilet d'eau de refroidissement à double couche pour maintenir des températures de processus optimales et prévenir la déformation thermique des pièces.Le mécanisme d'ouverture supérieure élimine les contraintes spatiales des conceptions d'ouverture latérale, pouvant accueillir des feuilles d'acier inoxydable de très grande taille (jusqu'à 1300 × 3100 × 3 mm par lot) ou des composants de forme irrégulière (jusqu'à 1900 × 3700 × 50 mm).L'intérieur de la machine est doté d'un châssis rotatif de type élévateur permettant à la fois la révolution et la rotation des piècesCombiné à 36 trous de source d'arc et 4 fenêtres d'observation, ce système à double mouvement permet un contrôle précis du processus et une surveillance en temps réel de la formation du film.

2. L'aménagement de l'usine à deux étages et l'intégration de la grue aérienne

La conception verticale à ouverture supérieure impose une configuration d'usine à deux étages pour maximiser l'efficacité opérationnelle et la sécurité.y compris la chambre à videLe plancher supérieur (généralement 4 étages) est équipé d'un système de ventilation et d'un système de chauffage.La couverture supérieure de la chambre à vide (de 5 à 5 mètres de haut) sert de plate-forme de maintenance et de chargement pour accéder et utiliser la couverture supérieure de la chambre à vide.Cette disposition tire parti de l'espace vertical pour surmonter les limites horizontales de la surface du sol, ce qui convient aux fabricants ayant des contraintes d'espace tout en facilitant la manutention de grandes pièces.

Un composant essentiel est la grue aérienne de 5 ̊10 tonnes (grue à poutre) installée au deuxième étage, responsable de trois opérations clés: ouverture/fermeture du couvercle supérieur de la chambre à vide,chargement/déchargement des pièces sur le châssis rotatif, et de maintenir les sources d'arc et les composants internes. intégré à la technologie de positionnement de précision, la grue assure l'alignement entre le carrousel de la pièce et la chambre à vide,minimiser les risques de contamination ou de dommagesLes caractéristiques de sécurité comprennent des mécanismes anti-débordement, des commandes d'arrêt d'urgence et des capteurs de charge pour prévenir la surcharge, conformément aux normes de sécurité industrielle.

La disposition à deux étages optimise l'efficacité du flux de travail: tandis que le revêtement se déroule au rez-de-chaussée, l'étage supérieur peut préparer le prochain lot de pièce, réduisant ainsi les temps d'arrêt.la plate-forme surélevée assure une sécurité, un accès pratique pour les tâches de maintenance telles que le remplacement des cibles, le nettoyage des chambres et les inspections du système.

3. Matériaux cibles pour les revêtements en acier inoxydable coloré

La couleur du revêtement est principalement déterminée par la sélection du matériau cible et sa réaction chimique avec les gaz de procédé.les mécanismes, et les applications:

3.1 Objectifs pour le titane (Ti)

Les cibles en titane offrent des options de couleurs polyvalentes grâce à des réactions avec de l'azote, de l'oxygène et des gaz contenant du carbone:

• Finition en acier inoxydable naturel: obtenu par pulvérisation non réactive dans de l'argon pur. Un film de titane mince de 50 à 100 nm préserve l'aspect naturel du substrat tout en améliorant la résistance à la corrosion et la douceur de la surface,d'une épaisseur n'excédant pas 50 mm,.
• D'or: formé par pulvérisation réactive dans une atmosphère riche en azote (N2:Ar ≈ 3:7), produisant du nitrure de titane (TiN).d'une dureté allant jusqu'à 2000 HV, d'une teinte dorée viveIdéal pour les applications décoratives et fonctionnelles comme les bijoux et les panneaux d'ascenseur.
• Or rose: créé par addition de méthane (CH4) au mélange azote-argon (N2:CH4:Ar ≈ 2:1Les concentrations plus élevées régulent la teinte, ce qui approfondit la teinte rose.
• Café brun: procédé TiCN optimisé avec un rapport carbone/azote plus élevé (N2:CH4:Ar ≈ 1:2:7) et une épaisseur de revêtement de 200 à 300 nm. L'incorporation accrue de carbone crée une teinte café brun chaud (du brun clair au café expresso profond), populaire dans les meubles haut de gamme et les garnitures intérieures automobiles.
• Noir: Produit dans une atmosphère mixte d'azote, de méthane et d'oxygène (N2:CH4:O2:Ar ≈ 2:3:1Ce revêtement dense et amorphe absorbe plus de 95% de la lumière visible.fournissant une finition noire mate avec une résistance exceptionnelle aux rayures pour les appareils électroniques grand public.

3.2 Objectifs pour le zirconium (Zr)

Les cibles en zirconium excèlent dans les revêtements durables et résistants aux rayures:

• D'or: Le nitrure de zirconium (ZrN) formé par pulvérisation dans l'azote (N2:Ar ≈ 2:8) offre une teinte dorée plus chaude et plus douce que le TiN.Une résistance supérieure à la corrosion convient aux applications extérieures telles que les façades de bâtiments et le matériel maritime.
• Noir: Carbonitrure de zirconium (ZrCN) produit dans une atmosphère d'azote et de méthane (N2:CH4:Ar ≈ 1:3Une teneur élevée en carbone (30 à 40% atomique) améliore la dureté (jusqu'à 2200 HV) des cadres de smartphones et des composants industriels.

3.3 Cibles pour le chrome (Cr)

Les cibles au chrome produisent des tons neutres et terreux stables:

• Le bleu: l'oxyde de chrome (Cr2O3) formé par pulvérisation réactive dans l'oxygène (O2:Ar ≈ 3:7) avec une épaisseur de 150 ≈ 200 nm.couches plus épaisses, marine profondeUne excellente résistance aux UV convient aux panneaux extérieurs et aux garnitures automobiles.
• Noir: Carbure de nitrure de chrome (CrCN) à partir d'un mélange d'azote et de méthane (N2:CH4:Ar ≈ 2:2L'appareil est doté d'un revêtement noir mat et de haute résistance chimique, idéal pour les équipements de transformation alimentaire et les appareils de salle de bains.

3.4 Cibles en acier inoxydable

Options rentables pour des couleurs spécifiques:

• Finition en acier inoxydable naturel: La pulvérisation non réactive dans de l'argon pur produit un revêtement correspondant à la composition du substrat, préservant ainsi l'aspect naturel des projets architecturaux de grande envergure.
• Le bleu: La pulvérisation réactive dans l'azote (N2:Ar ≈ 4:6) forme du nitrure d'acier inoxydable (FeCrN), ce qui donne une teinte bleu foncé avec une adhérence et une stabilité de couleur exceptionnelles pour les façades de bâtiments commerciaux.

4. Les gaz de procédé dans les revêtements PVD

Les procédés PVD reposent sur des gaz inertes pour la pulvérisation et des gaz réactifs pour la formation de composés.

4.1 Gases inertes: argon (Ar)

L'argon (99,999%+ de pureté) sert de milieu de pulvérisation principal, avec son poids atomique (39,95 g/mol) idéal pour déloger les atomes cibles.avec une pression de chambre maintenue à 10−2 à 10 PaPour les finitions en acier inoxydable naturel, on utilise de l'argon pur (100-150 cm3).

4.2 Gaz réactifs

• L'azote (N2): forme des revêtements de nitrure (TiN, ZrN, FeCrN) avec des nuances d'or, d'or rose ou de bleu.
• Oxygène (O2): Produit des revêtements d'oxyde (TiO2, Cr2O3) aux couleurs bleues ou irisées.
• Gaz contenant du carbone: le méthane (CH4, 10 ‰ 50 cm2) et l'acétylène (C2H2) introduisent du carbone pour les revêtements de carbonitrure (TiCN, ZrCN).

4.3 Systèmes de commande des gaz

Les systèmes de contrôle de gaz de précision (régulateurs de débit de masse, transducteurs de pression) s'intègrent aux unités PLC, permettant le stockage de recettes couleur spécifiques (jusqu'à 50 profils) pour un fonctionnement à une seule touche.Les filtres de purification éliminent l'humidité, de l'huile et des particules, assurant des conditions de processus cohérentes.

5Principales spécifications techniques et avantages opérationnels

• Capacité de la pièce: jusqu'à 3 feuilles (1300 × 3100 × 3 mm) par lot; cadre rotatif à double fixation.
• Performance sous vide: pression finale 5,0 × 10−4 Pa; débit de fuite 0−3 Pa·L/s.
• Cycle de revêtement: 3 à 6 heures par lot (3 heures pour la finition naturelle; 5 à 6 heures pour le brun/noir).
• Précision des couleurs: Répétabilité ΔE 0 (CIE Lab); surveillance optique en temps réel.
• Automatisation: modes manuel/semi-automatique/entièrement automatique; interface à écran tactile.
• Efficacité énergétique: 15 à 20% de consommation inférieure à celle des machines d'ouverture latérale classiques.

6Applications et incidence sur l'industrie

Largement utilisé dans toutes les industries:

• L' architecture: façades, murs rideaux, cadres de portes/fenêtres (or, bleu, finition naturelle).
• Appareils ménagers: panneaux de réfrigérateur, équipement de cuisine (finition naturelle, noir, or rose).
• Automobiles: garniture intérieure/extérieure, jantes (noir, café brun, or rose).
• Produits électroniques de consommation: boîtiers de téléphones intelligents/ordinateurs portables (noir, bleu, or rose).
• Meubles: poignées de cabinet, luminaires (brun café, or, bleu).

La machine prend en charge la fabrication durable avec des revêtements sans chrome hexavalents, améliorant la différenciation des produits grâce à des options de couleurs polyvalentes.