2026-02-05
현대 산업 생산과 일상 생활에서는 표면 코팅 기술이 보편적입니다. 휴대 전화 케이스의 착용 저항 장식, 보석의 반짝이는 보호,도구 폼의 성능 향상에, 자동차 부품의 항성화 처리, 심지어 반도체 칩의 정밀 제조까지 모두 코팅 기술의 지원에 의존합니다.시장에서 가장 널리 사용되는 두 종류의 코팅 기술은 PVD 진공 코팅과 전통적인 화학 코팅입니다.비록 둘 다 최종적으로 작업 조각 표면에 특별한 기능적 필름을 형성하는 것을 목표로하지만, 기술적 원칙, 공정 절차, 필름 특성,그리고 응용 시나리오이 기사에서는 대중 과학의 관점을 채택하고 간단하고 이해하기 쉬운 방법으로 두 가지의 핵심 차이점을 설명합니다.이 두 가지 일반적으로 사용되는 코팅 기술의 특성 및 응용 시나리오를 모든 사람들이 명확하게 이해하도록 돕는 것.
먼저 두 가지 핵심 개념의 기본 정의를 명확히 정의해야합니다. PVD 진공 코팅, 또한 물리 증기 퇴적 (PVD) 으로 알려져 있습니다.진공 환경에서 물리적 방법을 통해 필름 퇴적을 실현하는 기술입니다.; 전통적인 화학 코팅은 화학 반응에 기초하고 정상적인 압력 또는 일반적인 환경에서 이루어집니다.코팅 물질이 화학적 작용을 통해 작업 조각 표면에 붙어 필름 층을 형성하는 경우가전화, 화학 접착, 고화화 등 일반적인 과정은 모두 이 범주에 속합니다.이 둘 사이의 가장 근본적인 차이점은 "물리적 과정 지배"와 "화학적 반응 지배" 사이의 본질적인 차이에 있습니다., 그리고 이 차이는 프로세스, 성능, 응용의 모든 측면을 통해 실행됩니다.
PVD 진공 코팅의 핵심 원칙은 " 진공 환경에서 고체 코팅 재료 (목적으로 지칭) 는 가시 입자로 변합니다.그리고 그 다음이 입자는 일부분의 표면에 균일하게 붙어 있습니다냉각 후 밀도가 높은 필름이 형성됩니다". 전체 과정에는 복잡한 화학 반응이 포함되지 않습니다.그것은 "고체 물질을 '가스 분말'으로 변환하고 그 다음 일정한 분사 및 작업 조각에 응고시키는 것과 동등합니다.."
현재 주류 PVD 기술은 세 가지 유형으로 분류 될 수 있으며 각각은 다른 응용 요구 사항에 적합합니다. 첫 번째 유형은 증발 코팅입니다.이는 저항 난방 또는 전자 빔 폭격과 같은 방법을 통해 표적 물질을 끓는 지점 이상으로 가열하는 것을 포함한다.이것은 표적 물질이 직접 가스 원자로 증발하게 만듭니다. 이 원자는 진공 환경에서 자유롭게 움직이며 더 차가운 작업 조각 표면에 부딪히면 빠르게 응축합니다.필름을 형성하는 것이 기술은 상대적으로 조작이 간단하며 금속 필름, 광 필름 등을 준비하기에 적합합니다. 예를 들어,안경 렌즈에 반사 필름과 일부 장식 부품에 금속 필름이 종종이 방법을 사용하여 생산됩니다.두 번째 유형은 스프터링 코팅으로 현재 가장 널리 사용되는 PVD 기술입니다.그 원리는 고에너지 이온 (아르곤 이온 등) 으로 표적 표면을 폭격하고 충돌 효과를 사용하여 표적 물질의 원자를 배출하는 것입니다.이 분출 된 원자는 특정 에너지를 가지고 있으며 필름 층을 형성하기 위해 작업 조각 표면에 균일하게 퇴적합니다.스프터링 코팅의 장점은 필름 층의 좋은 균일성과 강한 접착력입니다., 고 경화 및 유지보수 고 유지보수 필름 층, 도구 및 폼의 표면에 착용 저항성 코팅을 준비하는 데 적합합니다. 세 번째 유형은 이온 접착입니다.증발이나 분출을 통해 전기장을 도입합니다.이온은 전기장으로 가속화되어 작업 조각 표면을 폭격합니다.이것은 필름 계층과 작업 조각 사이에 더 단단한 결합을 가능하게 할뿐만 아니라 필름 계층의 밀도를 향상시킵니다.그것은 종종 정밀 부품, 의료 장치 등에 사용됩니다. 필름 층의 성능이 매우 요구되는 곳.
PVD 진공 코팅과 달리 전통적인 화학 코팅의 핵심은 "화학적 반응에 의해,코팅 소재가 자발적으로 형성되거나 축소되어 작업 조각 표면에 퇴적하도록 허용합니다".전체 과정은 엄격한 화학적 열역학 및 운동 조건에 의존합니다. "작품 표면을 화학 반응의 '단계'로 만드는 것과 동등합니다.그리고 반응으로 새로운 물질을 필름으로 생성합니다"..
전통적인 화학 코팅의 주류 기술은 또한 세 가지 유형이 있으며 반응 원리와 응용 시나리오가 다릅니다. 첫 번째는 가전화입니다.가장 잘 알려진 화학 코팅 기술입니다.예를 들어, 하드웨어 부품에 대한 크롬 접착, 강철 부품에 대한 아연 접착, 보석에 대한 금 접착 모두 전자기 접착 과정을 채택합니다. 원칙은 작업 조각을 카토드로 사용하는 것입니다.,그리고 코팅 금속 (크롬, 아연, 금 등) 은 코팅 금속 이온을 포함하는 전해질과 함께 아노드로서, 그 다음 DC 전기장을 적용합니다.전기장의 작용으로, 전해질의 금속 이온은 카토드 (작품) 쪽으로 이동하여 전자를 얻고 금속 원자로 축소됩니다.이 원자는 지속적으로 작업 조각의 표면에 축적됩니다전철화 작업의 핵심은 전해질의 농도, 전류 크기와 온도를 조절하는 것입니다.안정적인 반응을 보장하고 균일하고 반짝이는 필름 층을 얻을 수 있습니다.두 번째 방법은 화학 접착제입니다. 외부 전기장이 필요하지 않고 전해질의 환원 물질에 의존하여 코팅 금속 이온을 금속 원자로 환원합니다.이 원자는 자발적으로 작업 조각의 촉매적으로 활성 표면에 퇴적예를 들어, 산업에서 일반적으로 사용되는 화학적 니켈-포스포스 합금 접착은 니켈 이온을 니켈 원자로 줄이기 위해 수소 하이포포스피트를 감소 물질로 사용하는 것입니다.철강 표면에 저장하는 것, 플라스틱 등, 착용 저항성 및 부식 방지 필름 층을 형성하기 위해. 화학 접착의 장점은 복잡한 모양,부하 또는 구멍이 있는 작업재, 모든 방향으로 균일한 코팅을 달성 할 수 있으며, 가전화에서 "변 효과"로 인한 불균형 두께 문제를 피할 수 있습니다. 세 번째는 주로 알루미늄, 마그네슘의 아노드 산화입니다.,티타늄 및 다른 유색 금속 작업 조각. 그것의 원칙은 작업 조각을 애노드로 사용하여 특정 전해질 (황산, 옥살산과 같은) 에 넣고 전기 전류를 가한 후,작업 조각의 표면은 산화 반응에 시달립니다., 밀도가 높은 산화물 필름을 형성합니다. 이 산화물 필름은 작업 조각의 부식 저항성을 향상시킬뿐만 아니라 색칠 처리로 다른 색상을 얻을 수 있습니다.종종 알루미늄 합금 문과 창문에 사용됩니다.예를 들어 알루미늄 합금 휴대 전화 프레임 표면의 다채로운 보호 층,주로 아노드 산화 기술을 통해 제조됩니다..
다른 원칙으로 인해 PVD 진공 코팅과 전통적인 화학 코팅의 공정 조건도 상당한 차이를 가지고 있습니다. 이러한 차이점은 주로 네 가지 측면에 있습니다.환경 요구 사항, 온도 조절, 사전 처리 절차 및 장비 복잡성.이 차이점 또한 두 방법의 생산 비용과 적용 가능한 스케일을 결정합니다.
환경 요구 사항의 측면에서 PVD 진공 코팅은 환경에 대한 매우 엄격한 요구 사항이 있습니다. 그것은 고 진공 또는 초 고 진공 챔버에서 수행되어야합니다.진공도 10−2~10−6 Pa까지고 진공 환경의 필요성은 한편으로는 공기와 불순물을 격리하여 가스의 입자가 이동 중 공기 분자와 충돌하는 것을 방지하는 것입니다.필름 계층에 구멍과 불순물을 유발하고 필름 계층의 품질에 영향을 줄 수 있습니다.다른 한편으로, 고온에서 대상 재료와 작업 조각의 산화를 방지하여 코팅 과정의 원활한 진행을 보장합니다.고 진공 환경을 만들기 위해, PVD 장비는 기계 펌프와 분자 펌프 등을 포함한 정밀한 진공 펌프 세트를 갖추어야합니다. 전체 진공 시스템의 비용은 높습니다.그리고 진공의 안정성을 보장하기 위해 정기적인 유지 보수가 필요합니다.
전통적인 화학적 코팅 프로세스의 환경 요구 사항은 훨씬 더 완만합니다.이러한 대부분의 과정은 진공 장비가 필요없이 정상적인 압력 조건에서 수행 될 수 있습니다.가전화 및 화학 접착과 같은 주요 과정은 모두 액체 환경에서 수행되며 적절한 전해질전지 세포와 반응 탱크의 준비 만 필요합니다.그리고 전해질 용액의 농도와 온도를 제어심지어 몇 가지 가스 단계 화학 코팅 프로세스 (화학적 증기 퇴적 CVD와 같은) 에서도,그들은 고 진공 방의 필요 없이 정상 또는 저압 환경에서만 수행되어야 합니다.이 정상 압력 작업의 장점은 공정의 단순성과 낮은 장비 투자로 대량 대량 생산에 적합합니다.특히 중소기업의 경우.
온도 조건에서 PVD 진공 코팅은 더 강한 온도 조절성과 더 넓은 응용 범위를 가지고 있습니다. 낮은 온도 PVD 프로세스는 실온에서 수행 될 수 있습니다.온도에 민감한 작업 조각에 적합합니다., 플라스틱 및 고무 재료와 같은. 이것은 높은 온도로 인해 작업 조각의 변형과 노화를 피합니다.고온 PVD 공정은 일반적으로 300 ~ 600도 섭씨에서 작동, 금속과 세라믹에 적합하며 필름 층과 기판 사이의 접착력을 더욱 향상시킬 수 있습니다.이 온도 조절 가능성은 PVD 코팅을 다른 재료의 작업 조각에 적응 할 수 있습니다., 적용 시나리오를 보다 유연하게 만듭니다.
전통적인 화학 코팅의 온도는 상대적으로 고정되어 일반적으로 낮습니다. 전압화 및 화학 코팅의 온도는 대부분 실내 온도와 90 °C 사이입니다.과도 한 온도 는 전해질 이 분해 되고 반응 이 통제 를 벗어날 수 있게 할 수 있다, 따라서 코팅 레이어의 품질에 영향을 미칩니다. 안오디싱의 온도는 일반적으로 방온에서 25°C 사이입니다. 과도한 온도는 느슨하고 분리 된 산화물 필름을 초래할 수 있습니다.너무 낮은 온도는 느린 반응 속도와 불충분한 필름 두께로 이어질 수 있습니다.또한, 전통적인 화학 코팅에서, 몇몇 고온 프로세스 (전통 CVD와 같이) 는 800-1200°C의 온도까지 도달할 수 있습니다.그러나 이러한 프로세스는 좁은 응용 범위를 가지고 있으며 작업 조각의 성능에 특정 영향을 줄 수 있습니다 (예를 들어 작업 조각의 변형 및 곡물 성장을 유발합니다).
사전 처리 과정에서 두 방법은 작업 조각 표면의 엄격한 처리를 요구하지만 다른 초점이 있습니다.PVD 진공 코팅에 대한 사전 처리의 핵심은 "깨끗하고 가스 제거"입니다.진공 환경에서는 오일 얼룩, 산화물 및 작업 조각 표면의 수분과 같은 불순물이 필름 층의 접착력과 밀도에 심각한 영향을 줄 수 있기 때문입니다.특정 프로세스는: 먼저, 유기 용매 (아세톤과 알코올 등) 를 사용하여 작업 조각 표면의 기름 얼룩을 제거하고, 그 다음 산성 세척과 알칼리 세척을 통해 표면의 산소를 제거합니다.그리고 마지막으로 작업 부품을 진공 챔버에 배치하여 작업 부품 내부에 흡수 된 수분과 가스를 제거합니다., 코팅 과정에서 불순물 거품이 생성되지 않도록합니다.
전통적인 화학 코팅에 대한 사전 처리 과정의 핵심은 "표면 활성화와 반응 활동을 강화하는 것"입니다.왜냐하면 화학 반응은 작업 조각의 표면에 원활하게 일어나야하기 때문입니다.표면에 기름 또는 산소가 있으면 반응에 장애가 발생하고 코팅의 형성을 방지하거나 코팅이 단단히 붙지 않도록합니다. 사전 처리 과정은 일반적으로 다음을 포함합니다.탈유 (표면유 제거), 강철 작업 부품을 제거하는 강강 제거), 활성화 (약한 산 처리,표면에 얇은 산화물 필름을 제거하여 작업 조각의 표면이 촉매 작용을 할 수 있습니다.)PVD 전처리와 비교할 때, PVD 전처리 방식은전통적인 화학 코팅의 사전 처리 과정은 더 복잡하며 일정 양의 폐기물 액체를 생성합니다..
장비 복잡성 측면에서, PVD 진공 코팅 장비는 높은 비용과 복잡한 구조를 가지고 있습니다.대상물질 시스템, 전력 공급 시스템, 난방 시스템, 냉각 시스템 등 초기 투자가 크기뿐만 아니라 운영과 유지보수에도 전문가가 필요합니다.대상 재료는 정기적으로 교체해야합니다., 진공 펌프는 수리가 필요하며 운영 비용은 상대적으로 높습니다. 반대로 전통적인 화학 코팅 장비는 상대적으로 간단합니다.전자기 접착은 전해질 전지를 필요로 합니다., DC 전원 공급 장치 및 전해질 섞기 장치, 화학 접착 장치는 반응 전지, 난방 장치 및 섞기 장치 만 필요합니다. 장비 투자는 낮습니다.작업은 간단합니다.또한 유지보수 비용은 더 낮아서 대규모 산업 생산에 적합합니다.
프로세스 원칙과 조건의 차이로 인해 PVD 진공 코팅과 전통적인 화학 코팅 사이의 필름 특성에 대한 중요한 차이가 발생했습니다.이것은 그들의 응용 시나리오의 분할에 대한 핵심 기초입니다.필름 속성의 차이점은 주로 접착력, 밀도 및 순수성, 경화 및 마모 저항성 및 환경 친화성 네 가지 측면에서 나타납니다.
필름 층과 기판 사이의 결합 강도 측면에서 PVD 진공 코팅은 절대적인 이점을 가지고 있습니다.기체 입자 (특히 이온 접시에 있는 이온) 는 특정 에너지를 운반합니다.작업 조각의 표면에 퇴적되면 분산, 침투, 심지어 기판 원자와 금속 또는 분산 결합을 형성합니다.이 결합 방법은 매우 강력합니다., 결합 힘은 일반적으로 50 ~ 100 N입니다. 이것은 PVD 필름 층이 껍질을 벗기거나 벗겨지는 경향이 없으며 높은 마찰, 충격 및 구부러짐에 견딜 수 있음을 의미합니다.복잡한 작업 조건에서도 (단단 도구로 고속 절단 또는 부품의 반복 이동)예를 들어, 우리가 매일 사용하는 고속 강철 절단 도구는장시간 고속 금속 절단 후에도 쉽게 마르지 않거나 벗겨지지 않습니다., 도구의 수명을 크게 연장합니다.
전통적인 화학 코팅의 결합 강도는 상대적으로 약합니다. 대부분은 물리적 흡수 또는 기계적 조합입니다.융합력이 일반적으로 10~30N 사이로예를 들어 전류 접착제를 들자면, 코팅 레이어는 금속 이온의 환원 퇴적에 의해 형성되며, 코팅 레이어와 기판 사이에 원자 수준의 결합이 없습니다.그것은 단지 표면 흡수 힘과 기계적 얽힘 힘에 의해 고정됩니다높은 온도, 마찰, 충격 또는 구부리기 조건 하에서 방광, 껍질 벗기 및 균열과 같은 문제가 발생할 수 있습니다. 예를 들어, 전통적인 크롬화 하드웨어 부품에서,장기 사용 또는 충격 후, 표면의 크롬 층이 벗겨지고, 밑에 있는 기본 금속이 노출되어 외관과 항성화 성능에 영향을 미칩니다.비록 화학 코팅의 접착력은 가전화보다 약간 낫지만, 그것은 또한 높은 부하 조건에서 착용 및 분리되기 쉽다.
필름 층의 밀도와 순수성 측면에서도 PVD 진공 코팅은 예외적으로 잘 수행됩니다.공기의 불순물과 습기가 효과적으로 격리됩니다.가스 입자의 퇴적 과정에서 불순물이 방해되지 않으므로 형성 된 필름 층 구조는 매우 밀도가 낮고 포러스티가 매우 낮습니다.이 밀도가 높은 필름 층은 외부 부식 매체 (공기와 같은) 를 효과적으로 방지 할 수 있습니다.수분, 산소 및 알칼리 용액) 가 침투하여 기판의 부식 방지.또한 불순물이 필름 층에 침투하여 필름 층의 성능에 영향을 줄 수 있습니다.또한 PVD 필름 레이어의 순수성은 매우 높습니다. 필름 레이어의 구성은 기본적으로 목표 재료와 동일합니다.그리고 필름 층의 구성 비율은 특수 특성을 가진 복합 필름 층을 준비하기 위해 목표 재료 비율을 제어함으로써 정확하게 조정 할 수 있습니다., CrN, AlTiN 등), 다양한 시나리오의 요구 사항을 충족합니다.
전통적인 화학 코팅에서 필름 층의 밀도와 순도는 상대적으로 낮습니다. 대부분의 화학 코팅은 액체 환경에서 수행되기 때문에전해질은 필연적으로 첨가물을 포함합니다., 불순물 이온 등이 퇴적 과정에서 필름 계층 안에 캡슐화되어 필름 계층에 마이크로 포어와 핀홀과 같은 결함이 발생합니다.높은 포러스도율예를 들어, 전류층의 부도율은 일반적으로 1%에서 5% 사이입니다. 이러한 미세 부도체는 부식 매체에 대한 "채널"이 될 것이며 기판이 부식 될 수 있습니다. 따라서,많은 가전 된 부품은 부식 저항성을 향상시키기 위해 후속 밀폐 처리를 받아야합니다. (밀폐 물질을 코팅하는 것과 같이)동시에, 전통적인 화학 코팅의 필름 층의 구성은 충분히 순수하지 않으며, 전해질의 불순물 이온과 잔류 감소 물질을 포함합니다.필름 레이어의 성능의 안정성에 영향을 미치는예를 들어, 화학적 니켈 접착 층에는 소량의 인자가 포함되어 있으며, 이는 필름 층의 단단성을 향상시킬 수 있지만 강도를 감소시킬 것입니다.
코팅 레이어의 단단함과 마모 저항성 측면에서 PVD 진공 코팅의 장점은 더 분명합니다.PVD 프로세스는 고 강도를 가진 세라믹 코팅과 금속 세라믹 코팅을 생산 할 수 있습니다.이러한 코팅 레이어의 경도는 전통적인 화학 코팅보다 훨씬 높습니다.일반적으로 사용되는 TiN (티타늄 나이트라이드) 코팅은 강도 2000-2500 HV (빅커스 강도), 전통적인 크롬 코팅의 경도는 800-1200 HV에 불과하며 화학적 니켈-포스포스 합금 코팅의 경도는 약 500-600 HV입니다.경도는 1000 HV 정도까지 증가할 수 있습니다.더 높은 경도는 더 나은 마모 저항을 의미합니다. 따라서 PVD 코팅 레이어는 절단 도구, 곰팡이,그리고 정밀 부품예를 들어, 단단한 합금 절단 도구가 PVD AlTiN 코팅으로 처리 된 후, 착용 저항은 3-5 배 증가 할 수 있으며 서비스 수명은 2-4 배로 연장 될 수 있습니다.생산 비용을 효과적으로 줄이는 것.
전통적인 화학 코팅은 상대적으로 낮은 경화와 낮은 마모 저항을 가지고 있으며 마모 저항 요구 사항이 낮은 시나리오에 더 적합합니다.장식 및 반성예를 들어, 금과 은으로 가공된 보석은 주로 미용과 특정 수준의 항성화 성능을 목표로하며, 착용 저항에 대한 요구 사항은 상대적으로 낮습니다.철강 부품을 진료하는 것은 주로 항진화 목적으로 사용됩니다., 그리고 마모 저항은 단지 보조 요구 사항입니다.
환경 보호 특징의 측면에서 두 가지의 차이점은 특히 중요합니다.이것은 또한 최근 몇 년 동안 PVD 진공 코팅이 전통적인 화학 코팅을 점차 대체 한 이유 중 하나입니다.PVD 진공 코팅은 전해질, 환원 물질 또는 화학 반응 물질을 사용하지 않고 진공 환경에서 완전히 수행되며 폐기물 액체를 생성하지 않습니다.
