ความแตกต่างระหว่าง PVD (Physical Vapor Deposition) การเคลือบระบายความว่าง และการเคลือบทางเคมีแบบดั้งเดิม

ในแง่ของความต้องการสิ่งแวดล้อม การเคลือบ PVD มีความต้องการสิ่งแวดล้อมที่เข้มงวดมากด้วยระดับความว่างที่มักต้องถึง 10−2 ถึง 10−6 Paความจําเป็นของสภาพแวดล้อมระยะว่างสูง คือ ด้านหนึ่ง เพื่อแยกอากาศและสิ่งสกปรกซึ่งอาจทําให้มีรูขุมขนและสกปรกในชั้นหนัง และส่งผลกระทบต่อคุณภาพชั้นหนังด้านอื่น ๆ มันคือการป้องกันวัสดุเป้าหมายและชิ้นงานจากการออกซิเดียนที่อุณหภูมิสูง, รับประกันการดําเนินการที่เรียบร้อยของกระบวนการเคลือบ.เพื่อบรรลุสภาพแวดล้อมความว่างสูง, อุปกรณ์ PVD ต้องมีชุดปั๊มระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายและการบํารุงรักษาเป็นประจําที่จําเป็นต้องรับรองความมั่นคงของระดับความว่าง.

ความต้องการด้านสิ่งแวดล้อมสําหรับกระบวนการเคลือบเคมีแบบดั้งเดิมส่วนใหญ่ของกระบวนการเหล่านี้สามารถดําเนินการภายใต้สภาพความดันปกติ โดยไม่ต้องใช้อุปกรณ์ระบายความว่างกระบวนการหลัก ๆ เช่น การเคลือบไฟฟ้าและการเคลือบเคมีทั้งหมดถูกดําเนินการในสภาพแวดล้อมของของเหลว โดยต้องการเพียงการเตรียมเซลล์ไฟฟ้าและถังปฏิกิริยาที่เหมาะสมและควบคุมปริมาณและอุณหภูมิของสารสารไฟฟ้าแม้กระทั่งสําหรับกระบวนการเคลือบเคมีระยะก๊าซบาง (เช่น CVD การฝากควายเคมี)พวกเขาจําเป็นต้องดําเนินการภายใต้สภาพแวดล้อมปกติหรือความดันต่ําเท่านั้น โดยไม่จําเป็นต้องใช้ห้องว่างสูงข้อดีของการทํางานความดันปกตินี้คือความเรียบง่ายของกระบวนการและการลงทุนอุปกรณ์ต่ํา ทําให้มันเหมาะสําหรับการผลิตชุดขนาดใหญ่โดยเฉพาะสําหรับบริษัทขนาดเล็กและขนาดกลาง.

ในแง่ของสภาพอุณหภูมิ การเคลือบ PVD มีความสามารถในการควบคุมอุณหภูมิที่แข็งแกร่งขึ้นและช่วงการใช้งานที่กว้างกว่าที่เหมาะสําหรับชิ้นงานที่มีความรู้สึกต่ออุณหภูมิ, เช่นวัสดุพลาสติกและยาง.กระบวนการ PVD ที่มีอุณหภูมิสูง ปกติทํางานในอุณหภูมิตั้งแต่ 300 ถึง 600 องศาเซลเซียส, ซึ่งเหมาะสําหรับโลหะและเซรามิก และสามารถเพิ่มความแน่นระหว่างชั้นหนังและพื้นฐานได้ความสามารถในการควบคุมอุณหภูมินี้ทําให้การเคลือบ PVD สามารถปรับปรุงกับชิ้นงานของวัสดุที่แตกต่างกันทําให้กรณีการใช้งานมีความยืดหยุ่นมากขึ้น

อุณหภูมิในการเคลือบเคมีแบบดั้งเดิมค่อนข้างคงที่และมักจะต่ํา อุณหภูมิในการเคลือบเคมีและเคลือบเคมีส่วนใหญ่ระหว่างอุณหภูมิห้องและ 90 ° Cอุณหภูมิที่สูงเกินไป อาจทําให้สารไฟฟ้าละลาย และปฏิกิริยาจะออกจากการควบคุม, โดยส่งผลกระทบต่อคุณภาพของชั้นเคลือบ. อุณหภูมิในการ anodizing เป็นปกติระหว่างอุณหภูมิห้องและ 25 ° C. อุณหภูมิเกินขั้นต่ําอาจส่งผลให้มีหนัง oxide หายและแยกออกขณะที่อุณหภูมิที่ต่ําเกินไปอาจทําให้อัตราการปฏิกิริยาช้าและความหนาของแผ่นไม่เพียงพอนอกจากนี้, ในการเคลือบเคมีแบบดั้งเดิม, กระบวนการอุณหภูมิสูงบาง (เช่น CVD แบบดั้งเดิม) สามารถบรรลุอุณหภูมิ 800-1200 °C,แต่กระบวนการเหล่านี้มีช่วงการใช้งานที่แคบ และสามารถมีผลกระทบบางอย่างต่อผลงานของชิ้นงาน (เช่นการทําให้เกิดการปรับปรุงและการเติบโตของเมล็ดของชิ้นงาน).

ในกระบวนการการรักษาก่อนทั้งสองวิธีต้องการการรักษาที่เข้มงวดของพื้นผิวของชิ้นงาน แต่มีจุดเด่นที่แตกต่างกันหลักของการรักษาก่อนสําหรับ PVD ผ้าคลุมระบายความว่างคือ "การทําความสะอาดและการออกแก๊ส"เนื่องจากในสภาพแวดล้อมว่าง ภาวะไม่สะอาด เช่น คราบน้ํามัน อะไหล่และความชื้นบนพื้นผิวของชิ้นงานสามารถส่งผลกระทบอย่างร้ายแรงต่อความแน่นและความหนาแน่นของชั้นหนังกระบวนการเฉพาะเจาะจงประกอบด้วย: อย่างแรก การใช้สารละลายอินทรีย์ (เช่นอะเซโทนและแอลกอฮอล์) เพื่อกําจัดคราบน้ํามันบนพื้นผิวของชิ้นงานและสุดท้ายการวางชิ้นงานในห้องว่างสําหรับการเผาเพื่อกําจัดความชื้นและก๊าซที่ซับซ้อนภายในชิ้นงาน, รับประกันว่าไม่มี Bubbles ของปนเปื้อนที่เกิดขึ้นระหว่างกระบวนการเคลือบ

หลักของกระบวนการรักษาก่อนสําหรับการเคลือบเคมีแบบดั้งเดิม คือ "การเปิดผิวและเพิ่มกิจกรรมปฏิกิริยา"เพราะปฏิกิริยาทางเคมีต้องเกิดขึ้นอย่างเรียบร้อยบนพื้นผิวของชิ้นงาน. หากมีน้ํามันหรือออกไซด์บนพื้นผิว มันจะขัดขวางปฏิกิริยาและป้องกันการสร้างเคลือบหรือทําให้เคลือบไม่ติดแน่น โดยทั่วไปกระบวนการการรักษาล่วงหน้าประกอบด้วย:การถอนไขมัน (การกําจัดน้ํามันบนผิว), การกําจัดสนิม (สําหรับชิ้นงานเหล็ก, การกําจัดสนิมบนพื้นผิว), การทํางาน (ผ่านการรักษากรดอ่อนแอ,กําจัดแผ่นอ๊อกไซด์บางบนพื้นผิวเพื่อให้พื้นผิวของชิ้นงานมีกิจกรรมกระตุ้น), และกระบวนการบางส่วนยังต้องการการเคลือบก่อนเพื่อวางพื้นฐานสําหรับการเคลือบต่อมากระบวนการรักษาก่อนของเคลือบเคมีแบบดั้งเดิมที่ซับซ้อนกว่า และจะผลิตปริมาณของของเสียของเหลว.

ในแง่ของความซับซ้อนของอุปกรณ์ อุปกรณ์เคลือบระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบายระบบวัสดุเป้าหมายระบบพลังงาน ระบบความร้อน ระบบความเย็น เป็นต้น ไม่เพียงแต่การลงทุนเริ่มต้นที่ใหญ่ แต่ยังต้องมีผู้เชี่ยวชาญในการใช้งานและการบํารุงรักษาวัสดุเป้าหมายต้องเปลี่ยนเป็นประจําปั๊มระบายความว่างต้องการการซ่อมแซม และค่าใช้จ่ายในการดําเนินงานค่อนข้างสูงการเคลือบไฟฟ้าเพียงต้องการเซลล์ไฟฟ้า, แหล่งไฟฟ้า DC และอุปกรณ์ปั่นอิเล็กทรอลิท, ในขณะที่การเคลือบเคมีเพียงต้องการเซลล์ปฏิกิริยา, อุปกรณ์ทําความร้อน, และอุปกรณ์ปั่น.การดําเนินงานง่ายค่ารักษายังต่ํากว่า ทําให้เหมาะสําหรับการผลิตอุตสาหกรรมขนาดใหญ่

ในแง่ของความแข็งแรงในการผูกพันระหว่างชั้นหนังและพื้นฐาน, การเคลือบระบายความว่าง PVD มีข้อดีที่สมบูรณ์แบบส่วนอนุภาคที่เป็นก๊าซ (โดยเฉพาะอย่างยิ่งยอนในยอน plating) ขนพลังงานบางอย่างเมื่อฝากบนพื้นผิวของชิ้นงาน พวกมันจะเผชิญกับการกระจายกระจาย กระจายกระจาย และแม้กระทั่งสร้างพันธะโลหะหรือการกระจายกระจายกับอะตอมชั้นรองวิธีเชื่อมนี้แข็งแรงมาก, โดยมีแรงผูกพันที่มักจะตั้งแต่ 50 ถึง 100 N. นั่นหมายความว่าชั้นหนัง PVD ไม่ชินที่จะเปลือกหรือเปลือกออก และสามารถทนต่อความกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับกระชับแม้ในสภาพการทํางานที่ซับซ้อน (เช่นการตัดความเร็วสูงโดยเครื่องมือตัดหรือการเคลื่อนไหวซ้ํา ๆ ของส่วนประกอบ)ตัวอย่างเช่น เครื่องมือตัดเหล็กความเร็วสูงที่เราใช้ทุกวันจะไม่เสื่อมง่ายหรือผสมผสานออก แม้หลังจากการตัดโลหะความเร็วสูงระยะยาว, ขยายอายุการใช้งานของเครื่องมืออย่างสําคัญ

ความแข็งแรงในการผสมผสานของเคลือบเคมีแบบดั้งเดิมค่อนข้างอ่อนแอมีแรงผูกพันโดยทั่วไปตั้งแต่ 10 ถึง 30 Nการนําการเคลือบไฟฟ้าเป็นตัวอย่าง, ชั้นเคลือบถูกสร้างขึ้นโดยการลดลดของไอออนโลหะ, และไม่มีการเชื่อมโยงระดับอะตอมระหว่างชั้นเคลือบและพื้นฐาน.มันถูกกําหนดเพียงด้วยแรงสับซ้อนพื้นผิวและแรงสับซ้อนกลไก. ภายใต้อุณหภูมิสูง, การขัดแย้ง, การกระแทกหรือสภาพบิด, ปัญหา เช่น กระจก, เปลือกและการแตกกระแทกจะเกิดขึ้นหลังจากการใช้งานหรือการกระแทกนาน, ชั้นโครเมียมบนพื้นผิวจะหักออก ทําให้โลหะพื้นฐานที่อยู่เบื้องหลังเปิดเผย ซึ่งส่งผลต่อลักษณะและผลงานต่อต้านการกัดกร่อนแม้ความแข็งแรงในการผสมผสานของเคลือบเคมีจะดีกว่าของการเคลือบไฟฟ้า, มันยังมีแนวโน้มที่จะสวมและปลดออกภายใต้สภาพภาระสูง

ในแง่ของความหนาแน่นและความบริสุทธิ์ของชั้นหนัง, การเคลือบ PVD วัคิวัมยังทํางานได้ดีเป็นพิเศษ เนื่องจากกระบวนการภาวะไม่สะอาดและความชื้นในอากาศถูกแยกออกอย่างมีประสิทธิภาพระหว่างการฝากของอนุภาคก๊าซ, พวกเขาไม่ได้ถูกรบกวนโดยปริศษะ, ดังนั้นโครงสร้างชั้นหนังที่เกิดขึ้นมีความหนาแน่นอย่างมากที่มี porosity ต่ํามาก (ใกล้ศูนย์ porosity).ชนิดผิวหนังหนานี้สามารถป้องกันสื่อการเกรดภายนอกได้อย่างมีประสิทธิภาพ (เช่นอากาศ, ความชื้น, แก้ไขกรดและแอลคาลี) จากการเจาะเข้าไปและป้องกันพื้นฐานจากการกัดกรองมันยังสามารถป้องกันสารสกัดจากการเข้าไปในชั้นหนังและส่งผลต่อผลงานของชั้นหนังได้นอกจากนี้ความบริสุทธิ์ของชั้นหนัง PVD เป็นสูงมาก ประกอบของชั้นหนังเป็นพื้นฐานเดียวกันกับวัสดุเป้าหมายและสัดส่วนการประกอบของชั้นหนังสามารถปรับให้ถูกต้องโดยการควบคุมสัดส่วนวัสดุเป้าหมายเพื่อเตรียมชั้นหนังประกอบที่มีคุณสมบัติพิเศษ (เช่น TiN, CrN, AlTiN ฯลฯ) ตอบสนองความต้องการของฉากที่แตกต่างกัน

ความหนาแน่นและความบริสุทธิ์ของชั้นหนังในการเคลือบเคมีแบบดั้งเดิมค่อนข้างต่ํา เนื่องจากการเคลือบเคมีส่วนใหญ่จะดําเนินการในสภาพแวดล้อมของเหลวอิเล็กทรอลิตต้องมีสารเสริม, อิโอนปนเปื้อน ฯลฯ อิโอนปนเปื้อนเหล่านี้จะถูกปิดในชั้นหนังระหว่างกระบวนการฝากผลักดันความบกพร่อง เช่น micropores และ pinholes ในชั้นหนังมีอัตราขุมขวางสูงตัวอย่างเช่น อัตรา porosity ของชั้น electroplated ปกติจะอยู่ระหว่าง 1% และ 5% ไมโครโพเรสเหล่านี้จะกลายเป็น "ช่องทาง" สําหรับสื่อ corrosive ทําให้พื้นฐานถูก corrode ดังนั้นส่วนที่เคลือบด้วยไฟฟ้าหลายชิ้นต้องผ่านการบํารุงความแข็งต่อเนื่อง (เช่นการเคลือบสารบํารุงความแข็ง) เพื่อปรับปรุงความทนทานต่อการกัดกร่อนในขณะเดียวกัน สารประกอบของชั้นหนังในเคลือบเคมีดั้งเดิมไม่บริสุทธิ์พอ เนื่องจากสารประกอบมีไอออนของสารสกัดจากเอเลคโทรลิตและสารลดเหลือซึ่งส่งผลต่อความมั่นคงของผลประกอบของชั้นหนังตัวอย่างเช่น ชั้นเคลือบไนเคิลทางเคมี จะมีปลอสฟอรัสในปริมาณน้อย ซึ่งสามารถเพิ่มความแข็งแรงของชั้นหนังได้ แต่ยังจะลดความแข็งแรงของมัน

ในแง่ของความแข็งแรงและความทนทานต่อการสกัดของชั้นเคลือบ ข้อดีของเคลือบ PVD วัคิวัมชัดเจนกว่ากระบวนการ PVD สามารถผลิตเคลือบเซรามิกและเคลือบเซรามิกโลหะที่มีความแข็งแรงสูงความแข็งแรงของชั้นเคลือบเหล่านี้สูงกว่ามากของเคลือบเคมีดั้งเดิมการเคลือบ TiN (ไทเทเนียมไนไตรด์) ที่ใช้กันทั่วไป มีความแข็งแรง 2000-2500 HV (ความแข็งแรงของวิคเกอร์)ขณะที่ความแข็งแรงของเคลือบครอมแบบดั้งเดิมมีเพียง 800-1200 HV และความแข็งแรงของเคลือบโลหะสกัดไนเคิลฟอสฟอรัสทางเคมีมีมีประมาณ 500-600 HV แม้หลังจากการรักษาด้วยความร้อนความแข็งแรงสามารถเพิ่มขึ้นเพียงแค่ประมาณ 1000 HVความแข็งแรงที่สูงขึ้นหมายถึงความทนทานต่อการสกัดที่ดีขึ้น ดังนั้นชั้นเคลือบ PVD เหมาะสําหรับฉากที่ต้องการการขัดขัดและการสกัดความเร็วสูง เช่น เครื่องมือตัด, ต้นแบบ,และส่วนประกอบความแม่นยําตัวอย่างเช่น หลังจากเครื่องมือตัดเหล็กเหล็กแข็งได้รับการรักษาด้วย PVD AlTiN การเคลือบความทนทานการสวมใส่ของพวกเขาสามารถเพิ่มขึ้น 3-5 ครั้งและอายุการใช้งานของพวกเขาสามารถขยายไป 2-4 ครั้งลดต้นทุนการผลิตได้อย่างมีประสิทธิภาพ.

การเคลือบเคมีแบบดั้งเดิมมีความแข็งแรงที่ค่อนข้างต่ํา และความทนทานต่อการสกัดขัดขัดที่ไม่ดี ทําให้มันเหมาะสมสําหรับกรณีที่มีความต้องการในการทนทานต่อการสกัดขัดขัดต่ําเช่น การตกแต่งและป้องกันการกัดกร่อนตัวอย่างเช่น เครื่องประดับทองคําและเงินที่เคลือบด้วยไฟฟ้า มีเป้าหมายเป็นหลักสําหรับความงดงามและความสามารถในการป้องกันการกัดกร่อนในระดับหนึ่ง โดยมีความต้องการที่ค่อนข้างต่ําสําหรับความทนทานต่อการสวมใส่การกระจายเหล็กส่วนส่วนใหญ่ใช้เพื่อป้องกันการกัดกร่อนและความทนทานต่อการสวมใส่เป็นเพียงความต้องการที่ช่วย

ในแง่ของลักษณะการคุ้มครองสิ่งแวดล้อม ความแตกต่างระหว่างทั้งสองอย่างนี้มีความสําคัญมากนี่คือเหตุผลหนึ่งที่ทําให้การเคลือบ PVD ภายในระยะว่าง ได้แทนการเคลือบเคมีแบบดั้งเดิมในช่วงหลายปีที่ผ่านมาการเคลือบ PVD วัคิวัมถูกดําเนินการโดยสิ้นเชิงในสภาพแวดล้อมระยะว่าง โดยไม่ใช้เอเลคโทรลิต เครื่องลดหรือสารปฏิกิริยาเคมีใด ๆ และไม่ผลิตของเสียของเหลว