>
>
2025-09-24
เทคโนโลยีการหลอมน้ําหมอกฟิสิกส์ เป็นเสาหลักในการปรับปรุงพื้นผิวของวัสดุ โดยการแปลงวัสดุแข็งเป็นอะตอมก๊าซ โมเลกุลหรือไอออนในสภาพแวดล้อมว่าง และฝากมันบนพื้นผิวของพื้นฐานเพื่อสร้างเคลือบที่ใช้งานได้, มันปรับปรุงคุณสมบัติหลักอย่างสําคัญเช่นความทนทานต่อการสกัด, ความทนทานต่อการกัดสลาย, ความแข็งแรง, และความน่าทึ่งทางตกแต่ง. เครื่องเคลือบระบายว่างมีบทบาทสําคัญในกระบวนการนี้,การประกันประสิทธิภาพและความมั่นคงในการดําเนินการเคลือบการวิวัฒนาการของเครื่องเคลือบด้วยระยะว่างเริ่มตั้งแต่ช่วงปลายศตวรรษที่ 19 ด้วยการสํารวจเทคโนโลยีระยะว่างปัจจุบันเป็นสิ่งจําเป็นในอุตสาหกรรมที่ทันสมัย.
While currently the technology system of PVD vacuum coating machines has evolved from single processes to a three-dimensional framework of "basic technology optimization + multi-technology integration + equipment iterative upgrades," ใช้อย่างแพร่หลายในภาคอุตสาหกรรมหลัก เช่น การผลิตเครื่องมือและหม้อ, การแปรรูปเครื่องกล, และเครื่องมือแม่นยําการใช้งานของเครื่องเคลือบระบายว่างในสาขาเหล่านี้ไม่เพียงแค่ยืดอายุการใช้งานของผลิตภัณฑ์ แต่ยังลดต้นทุนการบํารุงรักษาขนาดตลาดของเครื่องเคลือบระบายว่างกําลังเติบโตอย่างรวดเร็ว โดยมีตัวเลขระดับโลกมากกว่าสิบพันล้านดอลลาร์ในปี 2023 ซึ่งคาดว่าจะเพิ่มเป็นสองเท่าในปี 2030การนํามาใช้เครื่องเคลือบระบายว่างถูกกระตุ้นโดยธรรมชาติที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมการหลีกเลี่ยงสารเคมีที่เป็นอันตรายและสอดคล้องกับการพัฒนาที่ยั่งยืน
หัวใจของเครื่องเคลือบระบายว่างอยู่ที่การควบคุมสภาพแวดล้อมระบายว่าง โดยปกติจะใช้ปั๊มระบายว่างสูง เช่น ปั๊มโมเลกุลระบายร้อนแม่เหล็กเพื่อบรรลุระดับระบายว่าง 10^-5 Pa หรือดีกว่านี้ทําให้เครื่องเคลือบระบายว่างทํางานที่อุณหภูมิต่ําระบบพลังงานของเครื่องเคลือบระบายว่างมีความสําคัญ พัฒนาจากพลังงาน DC เป็นพลังงานกระแทก เพิ่มประสิทธิภาพการเคลือบ
ระบบเทคโนโลยีพื้นฐานของเครื่องเคลือบ PVD วัคิวัมเน้นการเคลือบ multi-arc และเคลือบ sputtering magnetronซึ่งเนื่องจากความแตกต่างในหลักการและโครงสร้าง สร้างข้อดีด้านการทํางานที่ครบถ้วนและขอบเขตการใช้งานในขณะที่เทคโนโลยีการเคลือบไอออนแอกซากหลายเส้นโค้งแตกต่างกันด้วยการทํางานที่ง่ายและการติดตามเคลือบที่แข็งแรง" ด้วยโครงสร้างอุปกรณ์หลักของมันที่ต้องการเพียงเครื่องเชื่อมไฟฟ้าเครื่องเชื่อมต่อเพื่อขับเคลื่อนแหล่งระเหยไอออน, โดยการตัดต่อสัมผัสสั้น ๆ ระหว่างเข็มไฟ arc และแหล่งระเหยเพื่อกระตุ้นการปล่อยก๊าซจุดโค้งเคลื่อนไหวเป็นสระละลายต่อเนื่องบนพื้นผิวของแหล่งระเหยข้อดีหลักของเทคโนโลยีนี้ประกอบด้วยอัตราการใช้เป้าหมายสูง อัตราการประกอบไอออนโลหะสูงถึง 80%รับประกันการติดแน่นอย่างแข็งแรงมาก ระหว่างเคลือบและพื้นฐานในขณะเดียวกันความมั่นคงของสีเคลือบเป็นที่โดดเด่น โดยเฉพาะอย่างยิ่งในการเตรียมชั้น TiN ที่มันสามารถผลิตอย่างมั่นคงสีเหลืองทองแบบเรียบร้อยที่มีความสม่ําเสมอของชุดที่ไม่มีคู่แข่งเครื่องเคลือบระยะว่างเพิ่มประสิทธิภาพการเคลือบในแอปพลิเคชั่นหลาย arc, โดยการออกแบบแหล่งไอออนของเครื่องเคลือบระบายว่างที่ทําให้การระเบิดไอออนพลังงานสูงช่วยเพิ่มความแน่นของหนัง
อย่างไรก็ตาม การเคลือบ multi-arc มีข้อจํากัดที่ชัดเจน เช่น เมื่อใช้พลังงาน DC แบบดั้งเดิมสําหรับเคลือบอุณหภูมิต่ํา เนื่องจากความหนาของเคลือบจะถึง 0.3μm และอัตราการฝากเข้าใกล้ขั้นต่ําการสะท้อน ความยากในการสร้างหนังเพิ่มขึ้นอย่างรวดเร็วและพื้นผิวมีแนวโน้มที่จะปนเปื้อนนอกจากนี้อนุภาคฝากที่เกิดขึ้นระหว่างการละลายโลหะและการระเหย, ส่งผลให้ความหนาแน่นการเคลือบที่ต่ํากว่าและความทนทานการสกัดที่อ่อนแอ 30% -40% เมื่อเทียบกับการสปูเตอร์แม็กเนตรอน ทําให้มันไม่เหมาะสมกับกรณีการขัดขัดแรงสูงเครื่องเคลือบระบายความว่างต้องการการปรับปรุงเพื่อแก้ไขข้อขาดทุนเหล่านี้เครื่องเคลือบขั้วขั้วขั้วขั้วขั้วในปฏิบัติที่บ่อยครั้งรวมกันขั้นตอนการทําความสะอาดก่อนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพโดยรวม
ด้านอีกฝั่ง การเคลือบด้วยแม็กเนทรออนสปูเตอร์ ใช้สนามแม่เหล็กในสภาพแวดล้อมว่าง เพื่อจํากัดการเคลื่อนไหวของอิเล็กตรอนเพิ่มประสิทธิภาพการประกอบไอออนระหว่างอิเล็กตรอนและก๊าซทํางาน เช่น อาร์กอน, พลาสมาที่เกิดขึ้นบุกพื้นผิวเป้าหมาย, ขัดแยกอะตอมเป้าหมายเพื่อวางบนพื้นฐานเพื่อสร้างหนัง. ข้อดีหลักของมันอยู่ที่อนุภาคฝังละเอียดความหนาแน่นในการเคลือบเกิน 95%, และความทนทานต่อการสกัดที่สูงกว่ามากเมื่อเทียบกับการเคลือบ multi-arc, นอกจากนี้ความเหมือนกันสูงในพื้นที่เคลือบทําให้เคลือบที่คงที่บนชิ้นงานพื้นที่ใหญ่,เหมาะสําหรับความต้องการการผลิตจํานวนมากอย่างไรก็ตาม เทคโนโลยีการกระจายแม็กเนทรออนมีข้ออ่อนแอของมันรวมถึงการผูกพันที่อ่อนแอกว่าระหว่างเคลือบและพื้นฐานและอัตราการประยอนไอออนโลหะที่ต่ํากว่า ด้วยความมั่นคงในการสีที่ไม่เพียงพอซึ่งนําไปสู่ความแตกต่างสีชุดในการเตรียมเคลือบสี เช่น TiN ทําให้ยากที่จะตอบสนองฉากที่ต้องการทั้งคุณสมบัติตกแต่งและการทํางานระดับสูงการออกแบบที่บูรณาการของเครื่องเคลือบระบายความว่างใน magnetron sputtering ช่วยแก้ปัญหาเหล่านี้, ด้วยการปรับปรุงสนามแม่เหล็กที่ไม่สมดุลของเครื่องเคลือบระบายความสว่าง เพิ่มอัตราการไอโอเนชั่นลดพิษเป้าหมาย, ปรับปรุงความมั่นคงของเครื่องเคลือบระยะว่าง
ประวัติศาสตร์ของเครื่องเคลือบระบายความว่างได้เริ่มต้นจากการค้นพบของเครื่องเคลือบระบายความว่างในช่วงต้นศตวรรษที่ 20 และพัฒนาขึ้นตลอดหลายปี เพื่อกลายเป็นตัวแทนของอุปกรณ์เทคโนโลยีสูงเครื่องเคลือบระบายว่างในอุตสาหกรรมครึ่งตัวนําการบํารุงรักษาของเครื่องเคลือบระยะว่างเป็นสิ่งสําคัญ การทําความสะอาดห้องอย่างเป็นประจําจะยืดอายุการใช้งานของอุปกรณ์
เพื่อแก้ไขข้อจํากัดของเทคโนโลยีการพ่นพ่นหลายเส้นโค้ง และเทคโนโลยีพ่นแม็กเนตรอนการบรรลุข้อดีที่เพิ่มเติมผ่านการทํางานร่วมกันของกระบวนการ เพื่อสร้างระบบการทํางานด้านการเคลือบที่ครบวงจรมากขึ้นกระบวนการผสมประจํากระบวนการปัจจุบันใช้กลยุทธ์การเคลือบ "สามระยะ" ซึ่งตรงกับความต้องการการทํางานในระยะต่างๆรวมถึงระยะชั้นฐานหลายเส้นโค้ง โดยใช้อัตราการไอโอเนียซ์สูงและการติดแน่นที่แข็งแรงของเคลือบหลายเส้นโค้ง เพื่อฝากชั้นเปลี่ยน 50-100nm บนผิวพื้นฐาน, เสริมความแข็งแรงในการผูกพันของเคลือบหลังต่อเนื่องกับพื้นฐานและป้องกันการปลดแผ่นระหว่างการใช้งานตามด้วยขั้นตอนการหนา magnetron เปลี่ยนไปสู่โหมด sputtering magnetron สําหรับการฝากแบบเรียบร้อยและมีประสิทธิภาพเพื่อเพิ่มความหนาของเคลือบ 1-5μm ใช้ความหนาแน่นสูงของเทคโนโลยีแม็กเนตรอนเพื่อให้ความทนทานกับการสวมและความทนทานต่อการชนที่ดีต่อการเคลือบและสุดท้ายเป็นขั้นตอนการปรับสีหลายเส้นโค้ง ทําให้เคลือบหลายเส้นโค้งสามารถฝากชั้นสีที่ใช้งานได้ 10-30nm บนพื้นผิวเคลือบ, ใช้ประโยชน์จากข้อได้เปรียบในการสีที่มั่นคงของเทคโนโลยีหลาย arc เพื่อควบคุมการเบี่ยงเบนสีชุดภายในΔE < 10, ตอบโจทย์ความต้องการความสม่ําเสมอในลักษณะของเครื่องมือระดับสูง, โมลด์, และชิ้นส่วนตกแต่ง. เครื่องเคลือบความว่างเป็นสิ่งจําเป็นในการนํากระบวนการประกอบนี้ด้วยระบบหลายเป้าหมายของเครื่องเคลือบระบายว่างที่ทําให้สามารถเปลี่ยนกระบวนการได้อย่างต่อเนื่องการควบคุมอัตโนมัติของเครื่องเคลือบระบายว่างเพิ่มประสิทธิภาพการผลิต
การเคลือบที่ได้รับการจัดทําโดยกระบวนการประกอบชิ้นนี้สามารถทําให้มีความแน่นมากกว่า 50N โดยมีความทนทานต่อการสกัดล้างที่ดีขึ้น 20% เมื่อเทียบกับการเคลือบด้วยการกระจายแม็กเนตรอนเดียว โดยยังคงรักษาความมั่นคงของสีทําให้มันเป็นทางออกที่ชอบสําหรับเครื่องมือการตัดระดับสูงและหม้อแม่นยําการบูรณาการหลายประการของเครื่องเคลือบระบายว่างยังขับเคลื่อนนวัตกรรมในอุตสาหกรรม โดยเครื่องเคลือบระบายว่างในอากาศจะแสดงศักยภาพของมันเครื่องเคลือบระบายความว่างเคลือบเช่น TiAlN ทนอุณหภูมิมากกว่า 1000°C.
ตั้งแต่ช่วงกลางและปลายปี 1980 อุตสาหกรรมเริ่มการสํารวจเบื้องต้นของการบูรณาการเทคโนโลยี PVDนํามาใช้อย่างต่อเนื่อง อุปกรณ์เคลือบไอออนการเหยื่ออิเล็กตรอนปืนแคทโดดร้อน และเครื่องเคลือบพลาสมาแม็กเนทรอนแคทโดดโค้งแคทโดดร้อน, การบรรลุการนําไปใช้ในเครื่องมือที่เคลือบด้วย TiN.รวมกับสายทันทัลัมสําหรับการทําความร้อนชิ้นงานและการออกแก๊ส, โดยใช้ปืนอิเล็กตรอนเพื่อเพิ่มประสิทธิภาพการโยนμm หนา TiN ผิวเคลือบด้วยความแข็งแรงของ 2000-2500HV และความทนทานการใช้งานที่ดีเยี่ยม แม้ต้องการอุปกรณ์การบดมืออาชีพเพื่อการถอนอย่างไรก็ตาม อุปกรณ์ดังกล่าวมีข้อจํากัดที่สําคัญ เนื่องจากมันเหมาะสําหรับ TiN ผิวเคลือบและหนังโลหะบริสุทธิ์เท่านั้น, ไม่สามารถเตรียมเคลือบประกอบหลายองค์ประกอบได้อย่างมั่นคง ทําให้ยากที่จะตอบสนองความต้องการที่ซับซ้อนของเครื่องมือตัดความเร็วสูงและหม้อที่หลากหลายในที่สุดจะจํากัดมันกับการใช้งานเคลือบ TiN ครั้งเดียวการสํารวจครั้งแรกเหล่านี้ได้วางรากฐานให้กับการพัฒนาเครื่องเคลือบระบายว่างที่ทันสมัย โดยเครื่องเคลือบระบายว่างได้เรียนรู้จากอุปกรณ์เหล่านี้เทคโนโลยีผสมปัจจุบันของเครื่องเคลือบระบายความว่างแก้ไขข้อจํากัดในช่วงต้น.
เครื่องเคลือบด้วยความว่างในอุปกรณ์ทางการแพทย์ เช่น CrN Coatings ให้ความทนทานต่อเชื้อแบคทีเรียและการกัดกร่อน ข้อดีต่อสิ่งแวดล้อมของเครื่องเคลือบด้วยความว่างอยู่ที่การปล่อยพลาดย่อยสอดคล้องกับกฎหมาย REACH ของสหภาพยุโรปผู้จําหน่ายเครื่องเคลือบระยะว่างทั่วโลก รวมถึงแบรนด์เยอรมันและญี่ปุ่น ส่งเสริมการถ่ายทอดเทคโนโลยี
การเข้าสู่ศตวรรษที่ 21 ความสนใจของเทคโนโลยีเคลือบ PVD ได้เปลี่ยนไปสู่การปรับปรุงเทคโนโลยี sputtering magnetronการขับเคลื่อนการเปลี่ยนแปลงจาก "หน้าที่เดียว" เป็น "การปรับปรุงหลายฟังก์ชัน" ผ่านนวัตกรรมในองค์ประกอบหลักและปริมาตรกระบวนการ, การบรรลุการนําไปใช้ในอุตสาหกรรมขนาดใหญ่ นวัตกรรมทางเทคโนโลยีหลักของมันประกอบด้วยการเจริญเจริญเจริญสี่อย่างเพื่อเอาชนะข้อจํากัดทางประเพณีอันดับแรกคือ การปรับปรุงระบบสนามแม่เหล็ก โดยใช้สนามแม่เหล็กที่ไม่สมดุล เพื่อแทนสนามแม่เหล็กที่สมดุล, เพิ่มความจํากัดทางแม่เหล็กของพลาสมาเพื่อเพิ่มอัตราการยอนแอตอมเป้าจาก 30% เป็นมากกว่า 60%, เสริมความติดตามเยื่อเคลือบอย่างสําคัญอย่างที่สองคือการปรับปรุงเทคโนโลยีไฟฟ้า การเปลี่ยนพลังงาน DC แบบดั้งเดิม ด้วยพลังงาน 50KHz ความถี่กลาง เพื่อแก้ปัญหา "การวางยาในเป้าหมาย" ที่เป็นเรื่องปกติในพลังงาน DCโดยใช้แรงกระแทกแทนการเบี้ยว DC เพื่อบรรลุการควบคุมอัตราการฝังที่แม่นยํา โดยหลีกเลี่ยงความเครียดภายในที่เกินที่นําไปสู่การแตกเครื่องเคลือบระบายความว่างได้รับประโยชน์อย่างมากจากการปรับปรุงเหล่านี้, ด้วยเทคโนโลยีการเบี้ยสการกระแทกของเครื่องเคลือบแคลมแคลมที่ปรับปรุงความเหมือนกันของฟิล์ม.
อันที่สามคือการนําเทคโนโลยีอะโนด์ช่วยเข้าใช้ การเพิ่มอะโนด์ช่วย เพื่อปรับปรุงการกระจายพลาสมาเป็นแบบเดียวกันในห้องว่าง การควบคุมความเบี่ยงเบนความหนาของเคลือบภายใน±5% เหมาะสําหรับความต้องการการเคลือบความละเอียดสูงในเครื่องมือความละเอียดและหมูและที่สี่คือการออกแบบความเข้ากันได้หลายเป้าหมาย โดยที่อุปกรณ์รองรับการติดตั้งพร้อมกัน 3-6 กลุ่มของเป้าหมายวัสดุที่แตกต่างกัน, การบรรลุการเตรียมความมั่นคงของผิวเคลือบประกอบหลายองค์ประกอบโดยการควบคุมความแรงและเวลาในการพ่นด้วยความแม่นยําสําหรับเป้าหมายแต่ละตัวระบบหลายเป้าหมายของเครื่องเคลือบระบายความว่างเป็นกุญแจในการอุตสาหกรรม.
ผ่านนวัตกรรมทางเทคโนโลยี เครื่องเคลือบ PVD วัคิวัมที่กระจาย Magnetron ได้บรรลุการผลิตจํานวนมากที่มั่นคงของเคลือบประสิทธิภาพสูงหลายชนิด with core products including TiAlN coating offering excellent high-temperature resistance with hardness up to 3000-3500HV suitable for high-speed cutting scenarios with high-speed steel and carbide tools, การเคลือบ AlTiN ให้ความทนทานต่อการออกซิเดชั่นที่แข็งแกร่งในการรักษาผลงานที่คงที่ที่ 1100°Cใช้เป็นหลักในการตัดวัสดุที่ยากต่อเครื่องจักรในเครื่องบินอวกาศ, TiB₂การเคลือบด้วยความแข็งแรงถึง 4000-4500HV และความทนทานต่อการกัดกรองทางเคมีที่โดดเด่นที่ใช้กับหม้อเจาะสําหรับโลหะสีการเคลือบ DLC ที่มีปริมาตรการหดที่ต่ํารวมกันความแข็งแรงและความแข็งแรงสูงที่ใช้กันอย่างแพร่หลายในหลอดสอยความแม่นยําและส่วนประกอบของเครื่องยนต์รถยนต์, การเคลือบ CrN ที่รวมกันกันความทนทานต่อการกัดสลายและคุณสมบัติตกแต่งที่ใช้กันทั่วไปในอุปกรณ์ห้องน้ําและอุปกรณ์การแพทย์ในแง่ของแผนภูมิภาค อุปกรณ์ดังกล่าวได้สร้างการใช้งานขนาดใหญ่ในพื้นที่อุตสาหกรรมหลักของจีนจางซู กุยโจว และฮุนัน จูโจว กลายเป็นตลาดหลักไม่เพียงแต่ผู้ผลิตอุปกรณ์ในประเทศได้รับการผลิตที่มั่นคง แต่แบรนด์สากลเช่น PVD เยอรมนีและ Vacuum ญี่ปุ่นยังได้รับการแนะนํา, โดยอุตสาหกรรมแสดงอัตราการเคลื่อนไหวของ "ไฟทุ่งหญ้า" และในปี 2023 ระดับตลาดเครื่องมือและหม้อ PVD ปกแต่งภายในประเทศได้เกิน 5 พันล้านหยวน.การอุตสาหกรรมของเครื่องเคลือบระบายความว่างได้นําไปสู่การท้องถิ่น, ด้วยการส่งออกเครื่องเคลือบระบายความว่างเพิ่มขึ้น
เครื่องเคลือบระบายว่างในพลังงานใหม่ เช่นคลุมเซลล์แสงอาทิตย์ ปรับปรุงประสิทธิภาพการแปลง เครื่องเคลือบระบายว่างอัตราการปรับปรุงพลังงานผ่านระบบรีไซเคิลลดต้นทุนการดําเนินงานการออกแบบความปลอดภัยของเครื่องเคลือบระบายว่างรวมถึงฝาปกป้อง ให้ความปลอดภัยของผู้ใช้งาน
ปัจจุบัน เทคโนโลยีเคลือบ PVD กําลังพัฒนาไปสู่ทิศทาง "การทํางานที่สูงกว่า, ฉลาดและเขียว"ด้านหนึ่ง การนํา ALGORITM มาใช้ ทําให้การควบคุมปรับปรุงปริมาตรการกระบวนการเคลือบสามารถเพิ่มความมั่นคงของผลงานเคลือบได้การปรับปรุงความฉลาดของเครื่องเคลือบระบายว่างจะกลายเป็นแนวโน้มสําคัญ โดยระบบ AI ของเครื่องเคลือบระบายว่างจะติดตามระบายว่างและอุณหภูมิในเวลาจริง
ในทางอื่น การพัฒนาเทคโนโลยี PVD อุณหภูมิต่ํา ขยายการใช้งานของมันในวัสดุที่มีความรู้สึกต่อความร้อน เช่น พลาสติกและเซรามิกการปรับปรุงการบริโภคพลังงานการพัฒนาสีเขียวของเครื่องเคลือบระบายความว่างตรงกับเป้าหมายความเป็นกลางคาร์บอน
ในอนาคต เครื่องเคลือบระบายความว่าง PVD จะไม่เพียงแต่เป็นการสนับสนุนหลักในการปรับปรุงการทํางานของเครื่องมือและหม้อ แต่ยังจะมีบทบาทสําคัญในสาขายุทธศาสตร์ที่กําลังเกิด เช่น พลังงานใหม่โรงงานประกอบการ, และการแพทย์ชีวภาพ. เครื่องเคลือบระยะว่างในชิปครึ่งตัวนําจะรองรับกระบวนการใต้ 5nm.ตลาดทั่วโลกของเครื่องเคลือบระบายความว่างคาดว่าจะถึงร้อยๆ พันล้านในปี 2035, กับการนวัตกรรมของเครื่องเคลือบระบายว่างยังคงขับเคลื่อนการปฏิวัติทางเทคโนโลยี
ติดต่อเราตลอดเวลา
