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2025-09-26
जब आप अपना फ़ोन उठाते हैं, तो उसका धातु का आवरण खरोंच प्रतिरोधी और उंगलियों के निशान विरोधी दोनों गुण रखता है; जब आप अपनी घड़ी पहनते हैं, तो उसका रोज़ गोल्ड रंग नया जैसा ही रहता है; जब आप एक चाकू देखते हैं, तो उसका तेज़ ब्लेड जंग-रोधी परत से ढका होता है - इन दैनिक वस्तुओं का "उच्च-गुणवत्ता वाला बाहरी आवरण" ज्यादातर एक उपकरण द्वारा बनाया जाता है जिसे PVD कोटिंग मशीन कहा जाता है।
PVD (फिजिकल वेपर डिपोजिशन, फिजिकल वेपर डिपोजिशन) पारंपरिक रासायनिक कोटिंग से अलग है। यह वर्कपीस की सतह पर सामग्री को "परिवहन" करने के लिए भौतिक साधनों का उपयोग करता है और सामग्री सतह संशोधन के क्षेत्र में एक मुख्य उपकरण है। आधुनिक उद्योग और प्रौद्योगिकी में, सतह उपचार तकनीक महत्वपूर्ण है, और PVD कोटिंग मशीन उन्नत सतह उपचार प्रक्रियाओं को प्राप्त करने के लिए प्रमुख उपकरण है।
बहुत से लोग गलती से सोचते हैं कि कोटिंग "फिल्म की एक परत लगाने" जैसा है, लेकिन PVD कोटिंग मशीन का काम करने का तर्क पूरी तरह से अलग है। यह सब्सट्रेट (जैसे धातु, सिरेमिक, कांच या प्लास्टिक) की सतह पर पतली फिल्में जमा करने के लिए उपयोग किया जाने वाला एक पेशेवर उपकरण है। मूल सिद्धांत है: एक वैक्यूम वातावरण में, "कोटिंग सामग्री" (पेशेवर रूप से "लक्ष्य सामग्री" कहा जाता है, जो धातु, सिरेमिक आदि हो सकती है) को भौतिक विधियों (जैसे हीटिंग, स्पटरिंग) के माध्यम से गैसीय परमाणुओं या आयनों में परिवर्तित किया जाता है, और फिर ये सूक्ष्म कण कोटिंग किए जाने वाले वर्कपीस की सतह की ओर "उड़ते हैं", धीरे-धीरे जमा होते हैं और एक समान और घनी पतली फिल्म बनाते हैं।
ये पतली फिल्में आमतौर पर केवल कुछ नैनोमीटर से लेकर दस माइक्रोमीटर तक मोटी होती हैं (मानव बाल के व्यास से पतली), लेकिन वे सब्सट्रेट के प्रदर्शन को महत्वपूर्ण रूप से बढ़ा सकती हैं:
कठोरता, पहनने के प्रतिरोध और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ाएं;
विशेष ऑप्टिकल/विद्युत गुण (जैसे चालकता, गर्मी इन्सुलेशन, एंटी-रिफ्लेक्शन) प्रदान करें।
रासायनिक वाष्प जमाव (CVD) की तुलना में, PVD मुख्य रूप से भौतिक प्रक्रियाओं पर निर्भर करता है, अधिक पर्यावरण के अनुकूल है, और सब्सट्रेट पर कम तापीय प्रभाव डालता है। इसका व्यापक रूप से एयरोस्पेस, ऑटोमोटिव, इलेक्ट्रॉनिक्स, चिकित्सा उपकरणों, सजावटी वस्तुओं और अन्य क्षेत्रों में उपयोग किया जाता है।
मोबाइल फोन के मध्य फ्रेम में आमतौर पर इस्तेमाल किया जाने वाला "वैक्यूम वाष्पीकरण" एक प्रकार की PVD तकनीक है। उपचार के बाद, प्लास्टिक मध्य फ्रेम में धातु की बनावट हो सकती है और यह चित्रित परत की तरह आसानी से नहीं उतरेगा; चिकित्सा उपकरणों में टाइटेनियम मिश्र धातु के घटक, टाइटेनियम नाइट्राइड फिल्म की एक परत के साथ लेपित होने के बाद, जीवाणु आसंजन को कम कर सकते हैं और सेवा जीवन को बढ़ा सकते हैं।
कार्य सिद्धांत और प्रक्रिया विशेषताओं के अनुसार, PVD कोटिंग मशीनों को मुख्य रूप से निम्नलिखित प्रकारों में विभाजित किया गया है। विभिन्न प्रकार के उपकरण "लक्ष्य सामग्री वाष्पीकरण" चरण में विभिन्न तकनीकों का उपयोग करते हैं और विभिन्न अनुप्रयोग परिदृश्यों के लिए उपयुक्त हैं:
प्रकार मुख्य सिद्धांत अनुप्रयोग
कोटिंग सामग्री को वाष्पित करने और इसे सब्सट्रेट सतह पर संघनित करने के लिए हीटिंग (प्रतिरोध हीटिंग, इलेक्ट्रॉन बीम वाष्पीकरण, आदि) के माध्यम से सरल धातु फिल्मों (जैसे एल्यूमीनियम फिल्मों) का जमाव, दर्पण कोटिंग, सजावटी कोटिंग के लिए उपयोग किया जाता है
2. स्पटरिंग कोटिंग मशीन
("मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग" को आधार के रूप में उपयोग करना) लक्ष्य सतह पर उच्च-ऊर्जा कणों (आमतौर पर अक्रिय गैस आयनों, जैसे आर्गन आयनों) का बमबारी करें, जिससे लक्ष्य परमाणु "स्पटर" हो जाएं और सब्सट्रेट पर जमा हो जाएं उच्च-गलनांक वाली सामग्री या समग्र सामग्री का जमाव, अर्धचालक, ऑप्टिकल फिल्म तैयार करने के लिए उपयोग किया जाता है
3. आयन कोटिंग मशीन
जमा किए गए कणों की ऊर्जा को बढ़ाने, फिल्म के आसंजन और घनत्व में सुधार करने के लिए वाष्पीकरण या स्पटरिंग के आधार पर प्लाज्मा का परिचय (सिद्धांत "आर्क आयन प्लेटिंग" के समान) उच्च गुणवत्ता वाले पहनने के प्रतिरोधी कोटिंग या कार्यात्मक फिल्मों की तैयारी
जैसे कैथोडिक आर्क डिपोजिशन उपकरण (एक आर्क के माध्यम से लक्ष्य सामग्री को वाष्पित करना), पल्स लेजर डिपोजिशन उपकरण (लेजर के साथ लक्ष्य सामग्री को उत्तेजित करना) लक्षित परिदृश्य, जैसे कि उच्च परिशुद्धता और विशेष प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करने के लिए अल्ट्रा-हार्ड कोटिंग, सटीक ऑप्टिकल फिल्में तैयार करना
III. PVD कोटिंग मशीनों की कार्य प्रक्रिया और मुख्य घटकों को समझने के तीन चरण
एक PVD कोटिंग मशीन की कार्य प्रक्रिया जटिल लग सकती है, लेकिन इसे तीन मुख्य चरणों में तोड़ा जा सकता है, जो सभी एक सीलबंद वैक्यूम चैंबर में होते हैं (कोटिंग गुणवत्ता को प्रभावित करने वाले हवा के अशुद्धियों से बचने के लिए)। प्रक्रिया की प्राप्ति उपकरण के प्रमुख घटकों के समन्वित संचालन पर निर्भर करती है:
कोटिंग से पहले, उपकरण पहले वैक्यूम चैंबर को एक अत्यंत उच्च वैक्यूम स्तर (आमतौर पर 10⁻³ Pa से कम, अंतरिक्ष में वैक्यूम के दस लाखवें हिस्से के बराबर) तक खाली करता है, एक वैक्यूम पंप सिस्टम (जैसे मैकेनिकल पंप, आणविक पंप) का उपयोग करके, लक्ष्य सामग्री कणों पर हवा के अणुओं के हस्तक्षेप को कम करता है और फिल्म में बुलबुले या अशुद्धियों के निर्माण को रोकता है।
साथ ही, उपकरण वर्कपीस को "साफ" करता है - तेल, ऑक्साइड परतों आदि को हटाने के लिए आयनों के साथ सतह पर बमबारी करके, वर्कपीस के लिए एक साफ सतह सुनिश्चित करता है और यह सुनिश्चित करता है कि बाद की फिल्म दृढ़ता से चिपक जाए।
यह PVD कोटिंग का मुख्य चरण है। उपकरण के प्रकार के आधार पर, विभिन्न "वाष्पीकरण" विधियों का उपयोग किया जाता है: चाहे वह थर्मल वाष्पीकरण (प्रतिरोध / इलेक्ट्रॉन बीम हीटिंग), मैग्नेट्रॉन स्पटरिंग (विद्युत और चुंबकीय क्षेत्रों की परस्पर क्रिया), या आर्क आयन प्लेटिंग (उच्च-वोल्टेज आर्क डिस्चार्ज) हो, ऊर्जा बिजली आपूर्ति प्रणाली द्वारा प्रदान की जाती है ताकि लक्ष्य या वाष्पीकरण स्रोत को ठोस लक्ष्यों को "उड़ान" गैसीय परमाणुओं या आयनों में बदलने के लिए संचालित किया जा सके।
लक्ष्य कण वैक्यूम चैंबर में प्रवेश करने के बाद, वे सब्सट्रेट होल्डर पर तय वर्कपीस की ओर बढ़ते हैं (सब्सट्रेट होल्डर समान जमाव सुनिश्चित करने के लिए घूम सकता है) एक विद्युत क्षेत्र के मार्गदर्शन में, धीरे-धीरे वर्कपीस की सतह पर जमा होते हैं।
नियंत्रण प्रणाली यह सुनिश्चित करने के लिए तापमान, दबाव और जमाव समय जैसे प्रक्रिया मापदंडों की वास्तविक समय में निगरानी और समायोजन करेगी कि कण व्यवस्थित तरीके से व्यवस्थित हों और एक संरचनात्मक रूप से स्थिर फिल्म बनाएं।
कोटिंग के बाद, उपकरण धीरे-धीरे सामान्य दबाव पर लौटता है और वर्कपीस को हटा दिया जाता है; कुछ मामलों में, फिल्म के आसंजन को और बढ़ाने के लिए कम तापमान पर बेकिंग की जाती है।
आज, PVD कोटिंग मशीनें जीवन के सभी पहलुओं में प्रवेश कर गई हैं, जो अपने बहु-कार्यात्मकता और उच्च प्रदर्शन के कारण कई क्षेत्रों में महत्वपूर्ण भूमिका निभा रही हैं:
उपकरण, सांचे और यांत्रिक भाग PVD कोटिंग (जैसे टाइटेनियम नाइट्राइड, टाइटेनियम कार्बाइड) के माध्यम से अपने पहनने के प्रतिरोध और सेवा जीवन में काफी सुधार करते हैं;
ऑटोमोटिव इंजन के वाल्व और पिस्टन रिंग, PVD कोटिंग के बाद, उनके पहनने का प्रतिरोध 3-5 गुना बढ़ जाता है, जिससे इंजन का घिसाव कम हो जाता है;
एयरोस्पेस क्षेत्र में, सिरेमिक-आधारित PVD फिल्मों के साथ लेपित विमान के टरबाइन ब्लेड 1200°C से ऊपर के तापमान का सामना कर सकते हैं, उड़ान सुरक्षा सुनिश्चित करते हैं।
अर्धचालक चिप्स और डिस्प्ले स्क्रीन पर प्रवाहकीय फिल्में और इन्सुलेटिंग फिल्में सभी PVD तकनीक पर निर्भर करती हैं;
ऑप्टिकल क्षेत्र में, एंटी-रिफ्लेक्शन फिल्मों, फिल्टर और उच्च-परावर्तन दर्पणों की तैयारी PVD प्रक्रियाओं के बिना नहीं हो सकती है;
नई ऊर्जा क्षेत्र में, फोटोवोल्टिक कोशिकाओं की एंटी-रिफ्लेक्शन फिल्में और लिथियम बैटरी इलेक्ट्रोड की सुरक्षात्मक कोटिंग भी PVD तकनीक के माध्यम से प्रदर्शन में वृद्धि की जाती है।
उपभोक्ता क्षेत्र: मोबाइल फोन के आवरण, घड़ियों और आभूषणों पर रंगीन कोटिंग आमतौर पर PVD तकनीक के माध्यम से प्राप्त की जाती है, जो सौंदर्यशास्त्र और स्थायित्व को जोड़ती है; चश्मे के लेंस पर एंटी-ब्लू लाइट कोटिंग और नॉन-स्टिक पैन पर पहनने के प्रतिरोधी कोटिंग में भी PVD कोटिंग मशीनें शामिल हैं;
चिकित्सा क्षेत्र: PVD कोटिंग प्रत्यारोपण और सर्जिकल उपकरणों की जैव-संगतता और संक्षारण प्रतिरोध को बढ़ा सकती है, चिकित्सा सुरक्षा सुनिश्चित करती है।
1.उच्च फिल्म गुणवत्ता: PVD द्वारा तैयार की गई फिल्मों में मजबूत आसंजन, समान घनत्व और स्थिर प्रदर्शन होता है;
2.अच्छा पर्यावरणीय मित्रता: CVD की तुलना में, इसमें आमतौर पर हानिकारक रसायन शामिल नहीं होते हैं, जिससे प्रक्रिया अधिक हरी हो जाती है और आधुनिक औद्योगिक पर्यावरण संरक्षण आवश्यकताओं को पूरा किया जाता है;
3. सामग्री विविधता: यह विभिन्न सामग्रियों जैसे धातु, मिश्र धातु, सिरेमिक और यौगिकों को जमा कर सकता है, जो विभिन्न परिदृश्यों की प्रदर्शन आवश्यकताओं को पूरा करता है।
4. कम तापमान प्रक्रिया: यह प्लास्टिक जैसे तापमान-संवेदनशील सब्सट्रेट के लिए उपयुक्त है, कोटिंग के लिए सब्सट्रेट की सीमा का विस्तार करता है।
1.उच्च उपकरण लागत: PVD कोटिंग मशीनें महंगी हैं, और रखरखाव प्रक्रिया जटिल है, जिसके परिणामस्वरूप उच्च प्रारंभिक निवेश और बाद में संचालन और रखरखाव लागत होती है।
2.सीमित जमाव दर: कुछ PVD प्रक्रियाओं की जमाव दर अपेक्षाकृत धीमी होती है, जो बड़े पैमाने पर बड़े पैमाने पर उत्पादन परिदृश्यों में उत्पादन दक्षता को प्रभावित कर सकती है।
3.सब्सट्रेट आकार सीमाएं: जटिल आकार के सब्सट्रेट पर समान जमाव मुश्किल है, जो कुछ तकनीकी चुनौतियां पेश करता है।
तकनीकी प्रगति के साथ, PVD कोटिंग तकनीक विकसित होती रहती है:
नई प्लाज्मा तकनीकों और नैनोस्केल नियंत्रण तकनीकों का अनुप्रयोग PVD फिल्मों के प्रदर्शन को और बढ़ाएगा।
कृत्रिम बुद्धिमत्ता और स्वचालन तकनीकों को मिलाकर, PVD कोटिंग मशीनों का संचालन अधिक बुद्धिमान और कुशल हो जाएगा, अधिक सटीक प्रक्रिया नियंत्रण और उच्च उत्पादन दक्षता प्राप्त होगी।
भविष्य में, PVD तकनीक से नई ऊर्जा (जैसे फोटोवोल्टिक कोशिकाओं और ऊर्जा भंडारण उपकरणों), लचीले इलेक्ट्रॉनिक्स (जैसे पहनने योग्य उपकरण) और बायोमेडिसिन (जैसे नए चिकित्सा प्रत्यारोपण) और अन्य क्षेत्रों में बड़ी भूमिका निभाने की उम्मीद है, जो सामग्री विज्ञान और विनिर्माण में निरंतर प्रगति को बढ़ावा देगा।
आधुनिक सतह उपचार तकनीक के एक मुख्य उपकरण के रूप में, PVD कोटिंग मशीनें "परमाणु-स्तर की डिलीवरी", विविध तकनीकी प्रकारों और व्यापक अनुप्रयोग परिदृश्यों के अपने अद्वितीय कार्य सिद्धांत के साथ औद्योगिक और तकनीकी विकास के लिए मजबूत समर्थन प्रदान करती हैं। कटिंग टूल पर पहनने के प्रतिरोधी कोटिंग से लेकर मोबाइल फोन के रंगीन गोले तक, विमान इंजन घटकों से लेकर चिकित्सा प्रत्यारोपण तक, PVD तकनीक हर जगह है। उपकरण के प्रदर्शन को लगातार अनुकूलित करके और प्रक्रिया सीमाओं को तोड़कर, PVD कोटिंग मशीनें लगातार सामग्री सतह संशोधन तकनीक में नवाचार को बढ़ावा देंगी और हमारे जीवन में अधिक संभावनाएं जोड़ेंगी।
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