Maszyna do pokrycia próżniowego PVD z pionowym otworem z góry dla kolorowych blach ze stali nierdzewnej: projekt, materiały docelowe i gazy procesowe

1. Wprowadzenie do pionowej maszyny do powlekania PVD

Technologia Physical Vapor Deposition (PVD) zrewolucjonizowała obróbkę powierzchni blach ze stali nierdzewnej, umożliwiając produkcję wysokiej jakości barwionych powłok o wyjątkowej trwałości,odporność na korozjęWśród różnych konfiguracji urządzeń PVD, pionowa maszyna do pokrycia próżniowego otwierająca się z góry wyróżnia się wydajnością w obróbce dużych części ze stali nierdzewnej,szczególnie w produkcji na skalę przemysłowąTen specjalistyczny sprzęt posiada unikalną konstrukcję otwierającą się z góry, która wymaga układu dwupiętrowego zakładu,z górnym piętrem służącym jako punkt dostępu do załadunku/wyładunku części roboczych za pośrednictwem systemu dźwigów powietrznych.

Podstawowy projekt koncentruje się na pionowej komorze próżniowej wykonanej ze stali nierdzewnej SUS 304 wysokiej jakości, zapewniającej integralność strukturalną i odporność na korozję w trudnych środowiskach przemysłowych.Typowa komora mierzy φ2600 × H4100 mm, wyposażone w dwustopniowy płaszcz wody chłodzącej w celu utrzymania optymalnej temperatury procesu i zapobiegania deformacji termicznej części roboczych.Mechanizm otwierania z góry eliminuje ograniczenia przestrzenne konstrukcji otwierających się bocznie, w których umieszczane są bardzo duże blachy ze stali nierdzewnej (do 1300 × 3100 × 3 mm na partię) lub nieregularnie ukształtowane elementy (do 1900 × 3700 × 50 mm).Wnętrze maszyny wyposażone jest w obrotową ramę typu podnoszącego umożliwiającą zarówno obrót, jak i obrót części roboczychW połączeniu z 36 otworami źródła łuku i 4 okienami obserwacyjnymi, ten system podwójnego ruchu umożliwia precyzyjne sterowanie procesem i monitorowanie tworzenia folii w czasie rzeczywistym.

2. Układ dwupiętrowej fabryki i integracja dźwigów powietrznych

Projekt z pionowym otworem z góry wymaga konfiguracji fabrycznej na dwóch piętrach w celu maksymalizacji wydajności operacyjnej i bezpieczeństwa.włącznie z komorą próżniową, systemy pompowania, jednostki zasilania i infrastruktury chłodzenia.5 do 5 metrów wysokości) służy jako platforma obsługi i załadunku do dostępu i obsługi górnej pokrywy komory próżniowejTen układ wykorzystuje pionową przestrzeń w celu przezwyciężenia poziomych ograniczeń powierzchni podłogi, dostosowując się do producentów z ograniczeniami przestrzennymi, ułatwiając jednocześnie obsługę dużych części roboczych.

Istotnym elementem jest dźwigna powietrzna o pojemności 5-10 ton (dźwigna wiązkowa) zainstalowana na drugim piętrze, odpowiedzialna za trzy główne operacje: otwieranie/zamykanie górnej pokrywy komory próżniowej,załadunek/wyładunek części roboczych na ramę obrotową, oraz utrzymanie źródeł łuku i komponentów wewnętrznych. włączony z precyzyjną technologią pozycjonowania, żuraw zapewnia wyrównanie między karuselą obrabiarką a komorą próżniową,zminimalizowanie ryzyka zanieczyszczenia lub uszkodzeniaFunkcje bezpieczeństwa obejmują mechanizmy anty-sway, sterowanie awaryjnym zatrzymaniem i czujniki obciążenia w celu zapobiegania przeciążeniu, zgodnie ze standardami bezpieczeństwa przemysłowego.

Dwupiętrowy układ optymalizuje wydajność przepływu pracy: podczas gdy powłoka odbywa się na parterze, górne piętro może przygotować następną partię obrabiarków, zmniejszając czas przestojów.Podwyższona platforma zapewnia bezpieczeństwo, wygodny dostęp do zadań konserwacyjnych, takich jak wymiana celu, czyszczenie komory i inspekcje systemu.

3. Materiały docelowe do barwionych powłok ze stali nierdzewnej

Kolor powłoki zależy przede wszystkim od wyboru materiału docelowego i jego reakcji chemicznej z gazami procesowymi.mechanizmy, oraz aplikacje:

3.1 Cele dla tytanu (Ti)

Cele tytanowe oferują wszechstronne opcje kolorystyczne poprzez reakcje z azotem, tlenem i gazami zawierającymi węgiel:

• Naturalny wykończenie ze stali nierdzewnej: Uzyskuje się go poprzez niereakcyjne rozpylanie w czystym argonie. Cienka folia tytanowa o średnicy 50-100 nm zachowuje naturalny wygląd podłoża, zwiększając jednocześnie odporność na korozję i gładkość powierzchni,o pojemności nieprzekraczającej 10 W,.
• Złoto: Powstaje w wyniku reakcyjnego rozpylania w atmosferze bogatej w azot (N2:Ar ≈ 3:7), wytwarzając azotyn tytanu (TiN).o jasnym złotym odcieniu o twardości do 2000 HVIdealne do zastosowań dekoracyjnych i funkcjonalnych, takich jak biżuteria i panele windy.
• Złoto różowe: Powstaje poprzez dodanie metanu (CH4) do mieszaniny azotu i argonu (N2:CH4:Ar ≈ 2:1Poziom węgla reguluje odcień. Wyższe stężenia pogłębiają odcień różowy.
• Kawa brązowa: Zoptymalizowany proces TiCN z wyższym stosunkiem węgla do azotu (N2:CH4:Ar ≈ 1:2Zwiększone włączenie węgla tworzy ciepły kolor kawy brązowy (od jasnego brązu do głębokiego espresso), popularny w luksusowych meblach i wystrojach wnętrz samochodowych.
• Czarne: Produkowane w atmosferze mieszanej azotu, metanu i tlenu (N2:CH4:O2:Ar ≈ 2:3:1Ta gęsta, amorficzna powłoka pochłania ponad 95% światła widzialnego.dostarczające matową czarną wykończenie z wyjątkową odpornością na zadrapania dla elektroniki użytkowej.

3.2 Cele dotyczące cyrkonium (Zr)

Celem cyrkonium są trwałe, odporne na zadrapania powłoki:

• Złoto: Azotyn cyrkoniowy (ZrN) powstający w wyniku rozpylania się w azotu (N2:Ar ≈ 2:8) oferuje cieplejszy, bardziej miękki złoty odcień niż TiN.Wyższa odporność na korozję nadaje się do zastosowań zewnętrznych, takich jak elewacje budynków i sprzęt morski.
• Czarne: Karbonitryd cyrkonium (ZrCN) wytwarzany w atmosferze azotu i metanu (N2:CH4:Ar ≈ 1:3Wysoka zawartość węgla (30-40%) zwiększa twardość (do 2200 HV) ramek smartfonów i komponentów przemysłowych.

3.3 Cele chromu (Cr)

Celem chromu jest wytwarzanie stabilnych neutralnych i ziemskich tonów:

• Niebieski: Tlenek chromu (Cr2O3) tworzony przez reakcyjne rozpylanie w tlenie (O2:Ar ≈ 3:7) o grubości 150 ≈ 200 nm. Interferencje świetlne tworzą żywy niebieski odcień.grubiejsze warstwy głębokie morskieDoskonała odporność na promieniowanie UV, nadaje się do sygnalizacji zewnętrznej i wykończenia samochodów.
• Czarne: Węglowodor azotu chromu (CrCN) z mieszaniny azotu i metanu (N2:CH4:Ar ≈ 2:2Oferuje matową, czarną wykończenie o wysokiej odporności chemicznej, idealnie nadającą się do urządzeń przetwórstwa żywności i urządzeń łazienkowych.

3.4 Cele ze stali nierdzewnej

Kosztowo korzystne opcje dla określonych kolorów:

• Naturalny wykończenie ze stali nierdzewnej: Niereakcyjne rozpylanie czystym argonem wytwarza powłokę odpowiadającą składowi podłoża, zachowując naturalny wygląd dla dużych projektów architektonicznych.
• Niebieski: Reaktywne rozpylanie w azotzie (N2:Ar ≈ 4:6) tworzy azotyn stali nierdzewnej (FeCrN), zapewniający głęboko niebieski odcień o wyjątkowej przyczepności i stabilności koloru dla elewacji budynków komercyjnych.

4. Gazy procesowe w powłokach PVD

Procesy PVD opierają się na gazach obojętnych do rozpylania i gazach reaktywnych do tworzenia związków. Dokładna kontrola czystości gazu, przepływu i ciśnienia częściowego zapewnia spójny kolor i wydajność:

4.1 Gazy obojętne: Argon (Ar)

Argon (99,999%+ czystości) służy jako podstawowe medium rozpylania, z masą atomową (39,95 g/mol) idealną do usuwania atomów docelowych.z ciśnieniem komory utrzymywanym w temperaturze od 10−2 do 10 PaW przypadku naturalnych wykończeń ze stali nierdzewnej stosuje się czysty argon (100-150 cm3).

4.2 Gazy reaktywne

• Azot (N2): tworzy powłoki azoturowe (TiN, ZrN, FeCrN) z złota, różowego złota lub niebieskich odcieni.
• Tlen (O2): Produkuje powłoki tlenowe (TiO2, Cr2O3) o niebieskich lub jaśniejących barwach.
• Gazy zawierające węgiel: metan (CH4, 10 ‰ 50 cm3) i acetylen (C2H2) wprowadzają węgiel do powłok węglenowatych (TiCN, ZrCN).

4.3 Systemy sterowania gazem

Precyzyjne systemy sterowania gazem (regulatory przepływu masy, przetworniki ciśnienia) są zintegrowane z jednostkami PLC, umożliwiając przechowywanie przepisów specyficznych dla koloru (do 50 profili) w celu obsługi jednego dotyku.Filtry oczyszczające usuwają wilgoć, oleju i cząstek stałych, zapewniając spójne warunki procesu.

5Główne specyfikacje techniczne i zalety operacyjne

• Pojemność obróbki: Do 3 arkuszy (1300 × 3100 × 3 mm) na partię; ramka obrotowa z dwoma urządzeniami.
• Wydajność w próżni: Ciśnienie ostateczne 5,0 × 10−4 Pa; prędkość wycieku 0−3 Pa·L/s.
• Cykl powlekania: 3×6 godzin na partię (3 godziny dla naturalnego wykończenia; 5×6 godzin dla brązowego/czarnego).
• Dokładność koloru: powtarzalność ΔE 0 (CIE Lab); monitorowanie optyczne w czasie rzeczywistym.
• Automatyzacja: tryby ręczne/półautomatyczne/pełnoautomatyczne; interfejs ekranu dotykowego.
• Efektywność energetyczna: 15~20% mniejsze zużycie niż w przypadku konwencjonalnych maszyn do otwierania boków.

6Aplikacje i wpływ na przemysł

Szeroko stosowane w różnych branżach:

• Architektura: fasady, ściany zasłonowe, ramy drzwi/okna (złote, niebieskie, naturalne wykończenie).
• Urządzenia domowe: Panele lodówek, sprzęt kuchenny (naturalny wykończenie, czarny, różowy złoty).
• Produkcja samochodowa: wykończenie wewnętrzne/zewnętrzne, obręcze kół (czarne, brązowe, różowe złoto).
• Elektronika użytkowa: obudowy do smartfonów/laptopa (czarne, niebieskie, różowe złoto).
• Meble: uchwyty szaf, oprawy oświetleniowe (brązowe, złote, niebieskie).

Maszyna wspiera zrównoważoną produkcję z sześciowartościowymi powłokami bezchromowymi, zwiększając zróżnicowanie produktów dzięki wszechstronnym opcjom kolorystycznym.