ماشین پوشش خلاء PVD عمودی برای ورق های فولاد ضد زنگ رنگی: طراحی، مواد هدف و گاز های فرآیند

1. مقدمه به ماشین پوشش PVD افتتاح عمودی بالا

فن آوری جمع آوری بخار فیزیکی (PVD) انقلابی در درمان سطح ورق های فولاد ضد زنگ ایجاد کرده است و تولید پوشش های رنگی با کیفیت بالا با دوام استثنایی را امکان پذیر می کند.مقاومت در برابر خوردگیدر میان پیکربندی های مختلف تجهیزات PVD، ماشین پوشش خلاء باز کننده عمودی با کارایی خود در رسیدگی به قطعات بزرگ فولاد ضد زنگ برجسته است.به خصوص در تولید در مقیاس صنعتی. اين تجهیزات تخصصي داراي ساختاري منحصر به فرد با باز شدن بالايي است که مستلزم طرح دو طبقه کارخانه استبا طبقه ی بالا که به عنوان نقطه ی دسترسی برای بارگیری/فروری قطعات کار از طریق یک سیستم جرثقیل فوقانی عمل می کند.

طراحی اصلی بر روی یک اتاق خلاء عمودی ساخته شده از فولاد ضد زنگ SUS 304 با کیفیت بالا متمرکز است که یکپارچگی ساختاری و مقاومت در برابر خوردگی را در محیط های صنعتی سخت تضمین می کند.یک اتاق معمولی φ2600 × H4100 میلی متر را اندازه گیری می کند.، مجهز به یک ژاکت آب خنک کننده دو لایه برای حفظ دمای بهینه فرآیند و جلوگیری از تغییر شکل حرارتی قطعات کار.مکانیسم باز کردن بالا محدودیت های فضایی طرح های باز شدن جانبی را از بین می برد، برای قرار دادن ورق های فولاد ضد زنگ بسیار بزرگ (تا 1300 × 3100 × 3 میلی متر در هر دسته) یا اجزای شکل نامنظم (تا 1900 × 3700 × 50 میلی متر).داخل ماشین دارای یک قاب چرخشی از نوع بالا بردن است که هم چرخش و هم چرخش قطعات کار را امکان پذیر می کنداین سیستم دو حرکت، در ترکیب با 36 سوراخ منبع قوس و 4 پنجره مشاهده، امکان کنترل دقیق فرآیند و نظارت بر شکل گیری فیلم در زمان واقعی را فراهم می کند.

2طرح کارخانه دو طبقه و ادغام جرثقیل فوقانی

طراحی افتتاح عمودی بالا، یک پیکربندی کارخانه دو طبقه را برای به حداکثر رساندن کارایی عملیاتی و ایمنی لازم می داند. طبقه ی زمین شامل بدن اصلی دستگاه PVD است،از جمله اتاق خلاءسیستم پمپ، واحد های تامین برق و زیرساخت های خنک کننده.5 تا 5 متر ارتفاع) به عنوان یک بستر نگهداری و بارگیری برای دسترسی و کار با پوشش بالای اتاق خلاءاین طرح استفاده از فضای عمودی برای غلبه بر محدودیت های افقی زمین، مناسب سازندگان با محدودیت های فضای در حالی که آسان تر دستکاری قطعات بزرگ است.

یک جزء حیاتی جرثقیل 5 ≈ 10 تن است که در طبقه دوم نصب شده است و مسئول سه عملیات کلیدی است: باز کردن / بسته شدن پوشش بالای اتاق خلاء،بارگذاری/فرار کردن قطعات روی قاب چرخشی، و حفظ منابع قوس و اجزای داخلی. ادغام شده با تکنولوژی موقعیت دقیق، جرثقیل اطمینان از تراز بین کاروسل قطعه کار و اتاق خلاء،به حداقل رساندن خطر آلودگی یا آسیبویژگی های ایمنی شامل مکانیسم های ضد لرزش، کنترل های توقف اضطراری و سنسورهای بار برای جلوگیری از بیش از حد بار، مطابق با استانداردهای ایمنی صنعتی است.

طرح دو طبقه کارایی جریان کار را بهینه می کند: در حالی که پوشش در طبقه پایین انجام می شود، طبقه بالا می تواند دسته بعدی قطعات را آماده کند و زمان توقف را کاهش دهد.پلتفرم بالا امن است، دسترسی آسان برای وظایف نگهداری مانند تعویض هدف، تمیز کردن اتاق و بازرسی سیستم.

3مواد مورد نظر برای پوشش های فولاد ضد زنگ رنگی

رنگ پوشش در درجه اول توسط انتخاب مواد هدف و واکنش شیمیایی آن با گاز های فرآیند تعیین می شود. در زیر یک مرور کلی دقیق از اهداف رایج و رنگ های مربوطه استفاده می شود.مکانیسم ها، و برنامه های کاربردی:

3.1 اهداف تیتانیوم (Ti)

هدف های تیتانیوم از طریق واکنش با نیتروژن، اکسیژن و گاز های حاوی کربن گزینه های رنگی متنوعی را ارائه می دهند:

• فولاد ضد زنگ طبیعی: از طریق اسپتر کردن غیر واکنش در آرگون خالص به دست می آید. یک فیلم تیتانیوم نازک 50 ٪ 100 نانومتر ظاهر طبیعی بستر را حفظ می کند در حالی که مقاومت در برابر خوردگی و صافی سطح را افزایش می دهد.مناسب برای لوازم آشپزخانه و دستبند های معماری.
• طلا: با اسپتر کردن واکنش در جوی غنی از نیتروژن (N2:Ar ≈ 3:7) تشکیل شده است و نیتروید تیتانیوم (TiN) تولید می کند. ساختار باند الکترونیکی TiN ٪ به طور انتخابی نور زرد را منعکس می کند.دارای رنگ طلایی روشن با سختی تا 2000 HVایده آل برای کاربردهای تزئینی و کاربردی مانند جواهرات و پانل های آسانسور.
• طلا رز: با اضافه کردن متان (CH4) به مخلوط نیتروژن-آرگون (N2:CH4:Ar ≈ 2:1: 7) ، تشکیل کربنترید تیتانیوم (TiCN). محتوای کربن رنگ را تنظیم می کند. غلظت بالاتر سایه صورتی را عمیق تر می کند. TiCN مقاومت لباس پوشیدن برتر را برای سطوح ترافیک بالا ارائه می دهد.
• قهوه قهوه ای: فرآیند TiCN بهینه شده با نسبت بیشتر کربن به نیتروژن (N2:CH4:Ar ≈ 1:2: 7) و ضخامت پوشش 200 ~ 300 نانومتر. شامل شدن کربن بیشتر باعث ایجاد یک رنگ قهوه ای گرم قهوه ای (از قهوه ای روشن تا اسپرسو عمیق) می شود که در مبلمان پیشرفته و تزئینات داخلی خودرو محبوب است.
• سیاه: در یک جو مخلوط از نیتروژن، متان و اکسیژن تولید می شود (N2:CH4:O2:Ar ≈ 2:3:1:14) ، تشکیل اکسید کربنیتریت تیتانیوم (TiCNO). این پوشش متراکم و بی شکل بیش از 95٪ نور مرئی را جذب می کند.ارائه یک پایان سیاه مات با مقاومت استثنایی در برابر خراش برای الکترونیک مصرفی.

3.2 اهداف زرکونیوم (Zr)

اهداف زرکونیوم در پوشش های مقاوم در برابر خراش و مقاوم در برابر خراش ها برجسته هستند:

• طلا: نیترید زیرکونیوم (ZrN) که با اسپتر کردن در نیتروژن (N2:Ar ≈ 2:8) تشکیل می شود، سایه طلایی گرمتر و نرم تر از TiN را ارائه می دهد.مقاومت در برابر خوردگی مناسب برای کاربردهای بیرونی مانند نمای ساختمان و سخت افزار دریایی.
• سیاه: زرکونیوم کاربونیتریت (ZrCN) که در اتمسفر نیتروژن متان تولید می شود (N2:CH4:Ar ≈ 1:3:16) یک پایان سیاه ژت عمیق را ارائه می دهد. محتوای کربن بالا (30 ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪ ٪

3.3 اهداف کرومیوم (Cr)

هدف های کرومیوم باعث می شوند که نطفه های خنثی و زمینی پایدار تولید شوند:

• آبی: اکسید کرومیوم (Cr2O3) که توسط اسپتر کردن واکنش در اکسیژن (O2:Ar ≈ 3:7) با ضخامت 150 ≈ 200 نانومتری تشکیل شده است. تداخل نور یک رنگ آبی پر جنب و جوش ایجاد می کندلایه های ضخیم تر، دریای عمیقمقاومت فوق العاده در برابر اشعه های UV مناسب برای علامت گذاری در فضای باز و لباس های اتومبیل است.
• سیاه: کربید نیترید کرومیوم (CrCN) از مخلوط نیتروژن و متان (N2:CH4:Ar ≈ 2:2(۱۶) دارای یک پایان سیاه مات با مقاومت شیمیایی بالا است، ایده آل برای تجهیزات پردازش مواد غذایی و لوازم حمام است.

3.4 اهداف فولاد ضد زنگ

گزینه های مقرون به صرفه برای رنگ های خاص:

• فولاد ضد زنگ طبیعی: اسپتر کردن غیرفعال در آرگون خالص باعث ایجاد پوشش متناسب با ترکیب بستر می شود و ظاهر طبیعی را برای پروژه های معماری در مقیاس بزرگ حفظ می کند.
• آبی: پاشیدن واکنش در نیتروژن (N2:Ar ≈ 4:6) نترید فولاد ضد زنگ (FeCrN) را تشکیل می دهد که یک رنگ آبی عمیق را با چسبندگی استثنایی و ثبات رنگ برای نمای ساختمان های تجاری ارائه می دهد.

4گازهای فرآوری شده در پوشش PVD

فرآیندهای PVD به گاز های بی اثر برای اسپوتر و گاز های واکنش پذیر برای تشکیل ترکیبات متکی هستند. کنترل دقیق خلوص گاز، میزان جریان و فشار جزئی رنگ و عملکرد سازگار را تضمین می کند:

4.1 گازهای بی اثر: آرگون (Ar)

آرگون (99.999٪ + خلوص) به عنوان رسانه اصلی اسپوتر استفاده می شود ، با وزن اتمی (39.95 g / mol) ایده آل برای جابجایی اتم های هدف است. نرخ جریان از 50 ~ 200 cm2 ،با فشار اتاق در 10−2 تا 10 Pa حفظ شده استبرای تکمیل فولاد ضد زنگ طبیعی، آرگون خالص (100-150 cm2) استفاده می شود.

4.2 گازهای واکنشی

• نیتروژن (N2): پوشش های نیترید (TiN، ZrN، FeCrN) را با طلایی، طلایی طلایی یا رنگ های آبی تشکیل می دهد. نرخ جریان: 30 ٪ 70 cm2؛ خلوص ≥ 99.998٪
• اکسیژن (O2): تولید پوشش اکسید (TiO2، Cr2O3) با رنگ های آبی یا رنگ آمیزی. نرخ جریان: 20 ≈ 60 cm2؛ خلوص ≥ 99.998٪
• گازهای حاوی کربن: متان (CH4، 10 ‰ 50 cm2) و استیلن (C2H2) کربن را برای پوشش های کربنیتریت (TiCN، ZrCN) وارد می کنند. متان ثبات را ارائه می دهد؛ استیلن رنگ های سیاه را عمیق تر می کند.

4.3 سیستم های کنترل گاز

سیستم های کنترل گازی دقیق (کنترلرهای جریان توده، دستگاه های فشار) با واحدهای PLC ادغام می شوند و امکان ذخیره دستور العمل های مخصوص رنگ (تا 50 پروفایل) را برای یک تماس کار می کنند.فیلترهای تصفیه کننده رطوبت را از بین می برند، روغن و ذرات، اطمینان از شرایط فرآیند سازگار.

5مشخصات فنی کلیدی و مزایای عملیاتی

• ظرفیت قطعه کار: حداکثر 3 ورق (1300 × 3100 × 3 میلی متر) در هر دسته؛ فریم چرخشی دو فکسچر.
• عملکرد خلاء: فشار نهایی 5.0 × 10-4 Pa؛ سرعت نشت 0-3 Pa·L/s.
• چرخه پوشش: ۳۶ ساعت در هر دسته (۳ ساعت برای پایان طبیعی؛ ۵۶ ساعت برای قهوه ای / سیاه).
• دقت رنگ: تکرار پذیری ΔE 0 (CIE Lab) ، نظارت نوری در زمان واقعی.
• اتوماسیون: حالت های دستی / نیمه خودکار / کاملا خودکار؛ رابط صفحه لمسی.
• بهره وری انرژی: مصرف 15~20٪ کمتر از ماشین های باز کننده جانبی معمولی.

6کاربردها و تاثیر صنعت

به طور گسترده ای در صنایع مختلف استفاده می شود:

• معماری: نماها، دیوارهای پرده، قاب درها/درهای پنجره (طلای، آبی، پایان طبیعی).
• لوازم خانگی: پانل های یخچال، لوازم آشپزخانه (پایان طبیعی، سیاه، طلایی رز).
• ماشین آلات: تزئینات داخلی / خارجی ، دوچرخه (سیاه ، قهوه ای ، طلایی رز)
• الکترونیک مصرفی: غلاف گوشی های هوشمند / لپ تاپ (سیاه ، آبی ، طلایی رز)
• مبلمان: دستگیره های کابینت، لوازم روشنایی (قهوه ای، طلایی، آبی)

این دستگاه از تولید پایدار با پوشش های بدون کروم شش ارزش پشتیبانی می کند و تمایز محصول را از طریق گزینه های رنگ متنوع افزایش می دهد.