Renkli paslanmaz çelik levhaları için dikey üst açılışlı PVD vakum kaplama makinesi: Tasarım, hedef malzemeler ve süreç gazları

1. Dikey Üst Açılı PVD Kaplama Makinesi'ne Giriş

Fiziksel Buhar Depozisyonu (PVD) teknolojisi, paslanmaz çelik levhalarının yüzey işleminde devrim yarattı ve olağanüstü dayanıklılık ile yüksek kaliteli renkli kaplamaların üretilmesini sağladı.korozyon direnciÇeşitli PVD ekipman konfigürasyonları arasında, dikey üst açılışlı vakum kaplama makinesi, büyük paslanmaz çelik iş parçasını işleme verimliliği ile öne çıkar.Özellikle endüstriyel ölçekte üretimdeBu özel ekipman, iki katlı bir fabrika düzeni gerektiren eşsiz bir üst açılış yapısına sahiptir.Üst katı, bir havalandırma sistemi aracılığıyla iş parçasının yüklenmesi/toplanması için erişim noktası olarak hizmet veren.

Çekirdek tasarımı, yüksek kaliteli SUS 304 paslanmaz çelikten yapılmış dikey bir vakum odasına odaklanır ve sert endüstriyel ortamlarda yapısal bütünlüğü ve korozyon direnci sağlar.Tipik bir odanın ölçüleri φ2600 × H4100 mm, optimal işlem sıcaklıklarını korumak ve iş parçasının termal deformasyonunu önlemek için çift katmanlı soğutma su ceketine sahiptir.Üst açılış mekanizması, yan açılış tasarımlarının mekansal kısıtlamalarını ortadan kaldırır, çok büyük paslanmaz çelik levhaları (her seri için 1300 × 3100 × 3 mm'ye kadar) veya düzensiz şekilli bileşenleri (900 × 3700 × 50 mm'ye kadar) barındırır.Makinenin içi, hem devrim hem de iş parçasının döndürülmesini sağlayan kaldırma tipi bir döner çerçeveye sahiptir36 yay kaynağı deliği ve 4 gözlem penceresi ile birleştirilen bu çift hareketli sistem, hassas süreç kontrolü ve gerçek zamanlı film oluşum izlemesini sağlar.

2. İki katlı fabrika düzeni ve havalı vinç entegrasyonu

Dikey üst açılış tasarımı, operasyonel verimliliği ve güvenliği en üst düzeye çıkarmak için iki katlı bir fabrika konfigürasyonunu zorunlu kılar.vakum odası dahil, pompalama sistemi, güç kaynağı üniteleri ve soğutma altyapısı.5 ila 5 metre yüksekliğinde) vakum odasının üst kapağına erişmek ve çalıştırmak için bakım ve yükleme platformu olarak çalışır.Bu düzen, yatay zemin alanı sınırlamalarını aşmak için dikey alanı kullanır ve büyük iş parçası işlemi kolaylaştırırken, alan kısıtlamaları olan üreticilere uyar.

Önemli bir bileşen, ikinci kata monte edilmiş 5 ′′10 tonluk havalı vinç (ışın vinci), üç temel işlemden sorumludur: vakum odasının üst kapağının açılması/kapanması,İş parçasının döner çerçeveye yüklenmesi/atılması, ve yay kaynaklarını ve iç bileşenleri korumak. hassas konumlandırma teknolojisi ile entegre, vinç iş parçasının karusel ve vakum odası arasında hizalama sağlar,kirlenme veya hasar risklerini en aza indirmekGüvenlik özellikleri, endüstriyel güvenlik standartlarına uygun olarak aşırı yüklenmeyi önlemek için anti salınım mekanizmaları, acil durma kontrolleri ve yük sensörleri içerir.

İki katlı düzen, iş akışının verimliliğini optimize eder: kaplama zemin katta devam ederken, üst kat bir sonraki iş parçasını hazırlayabilir ve duraklama süresini azaltabilir.Yükseltilmiş platform güvenli sağlar, hedef değiştirme, oda temizliği ve sistem denetimleri gibi bakım görevleri için uygun erişim.

3Renkli paslanmaz çelik kaplamaları için hedef malzemeler

Kaplama rengi öncelikle hedef malzemenin seçimi ve süreç gazları ile kimyasal reaksiyonu ile belirlenir. Aşağıda yaygın olarak kullanılan hedeflerin ve karşılık gelen renklerinin ayrıntılı bir genel görüntüsü verilmiştir.mekanizmalar, ve uygulamalar:

3.1 Titanyum (Ti) Hedefleri

Titanyum hedefler, azot, oksijen ve karbon içeren gazlarla reaksiyonlar yoluyla çok yönlü renk seçenekleri sunar:

• Doğal paslanmaz çelik bitirme: Saf argonda reaktif olmayan püskürtme yoluyla elde edilir. 50~100 nm ince bir titanyum filmi, korozyon direncini ve yüzey pürüzsüzlüğünü arttırırken altyapının doğal görünümünü korur.mutfak aletleri ve mimari korkuluklar için uygundur.
• Altın: Nitrojen bakımından zengin bir atmosferde (N2: Ar ≈ 3: 7) reaktif püskürtme ile oluşur ve Titanyum Nitrür (TiN) üretir. TiN ′in elektron bant yapısı seçici olarak sarı ışığı yansıtır.2000 HV'ye kadar sertliğe sahip parlak bir altın ton verirMücevher ve asansör panelleri gibi dekoratif ve işlevsel uygulamalar için idealdir.
• Gül Altını: Nitrojen-argon karışımına metan (CH4) ekleyerek oluşturulur (N2:CH4:Ar ≈ 2:1:7), Titanyum Karbonitrür (TiCN) oluşturur. Karbon içeriği renk renklerini düzenler. Daha yüksek konsantrasyonlar pembe gölgeyi derinleştirir. TiCN, yoğun trafik yüzeylerinde üstün aşınma direnci sunar.
• Kahve kahverengi: Daha yüksek karbon-nitrojen oranına sahip optimize edilmiş TiCN işlemi (N2:CH4:Ar ≈ 1:2:7) ve 200 ~ 300 nm kaplama kalınlığı. Artan karbon dahil edilmesi, yüksek kaliteli mobilyalarda ve otomotiv iç dekorasyonlarında popüler olan sıcak kahve kahverengi bir ton oluşturur.
• Siyah: Azot, metan ve oksijen karışık bir atmosferde üretilir (N2:CH4:O2:Ar ≈ 2:3:1Titanyum Karbonitrit Oksit (TiCNO) oluşturur.Tüketici elektroniği için olağanüstü çizik direnciyle mat siyah bir sonlandırma sağlayan.

3.2 Zirkonyum (Zr) Hedefleri

Zirkonyum hedefler dayanıklı, çizilmeye dayanıklı kaplamalarda üstünlük kazanıyor:

• Altın: Zirkonyum Nitrür (ZrN), nitrojende (N2:Ar ≈ 2:8) püskürerek oluşur ve TiN'den daha sıcak, yumuşak bir altın ton sunar.Yüksek korozyon direnci, bina cepheleri ve deniz donanımı gibi dış mekan uygulamalarına uygundur.
• Siyah: Nitrogen-metan atmosferinde üretilen zirkonyum karbonitrür (ZrCN) (N2:CH4:Ar ≈ 1:3Yüksek karbon içeriği (%30~40 atomik), akıllı telefon çerçeveleri ve endüstriyel bileşenler için sertliği artırır (2200 HV'ye kadar).

3.3 Krom (Cr) hedefleri

Krom hedefleri istikrarlı nötr ve toprak tonlar üretir:

• Mavi: Krom oksit (Cr2O3), oksijende (O2:Ar ≈ 3:7) reaktif püskürtme ile oluşur, kalınlığı 150~200 nm'dir. Işık müdahalesi canlı bir mavi ton oluşturur.Daha kalın katmanlar derin denizMükemmel UV direnci, dış işaretleme ve otomobil dekorasyonlarına uygundur.
• Siyah: Nitrit-metan karışımından (N2:CH4:Ar ≈ 2:) krom nitrit karbür (CrCN):216) yüksek kimyasal dayanıklılıkta mat siyah bir finiş sunar, gıda işleme ekipmanları ve banyo armatürleri için idealdir.

3.4 Paslanmaz çelik hedefleri

Belirli renkler için uygun maliyetli seçenekler:

• Doğal paslanmaz çelik bitirme: Saf argonda reaktif olmayan püskürtme, büyük ölçekli mimari projeler için doğal görünümünü koruyan, substrat kompozisyonuna uyan bir kaplama üretir.
• Mavi: Azot (N2:Ar ≈ 4:6) içinde reaktif püskürtme, ticari bina cepheleri için olağanüstü yapışkanlık ve renk istikrarı ile koyu mavi bir ton sağlayan Paslanmaz Çelik Nitrür (FeCrN) oluşturur.

4PVD kaplamasında işlem gazları

PVD işlemleri, püskürtme için inert gazlara ve bileşik oluşum için reaktif gazlara dayanır. Gaz saflığının, akış hızının ve kısmi basıncın kesin kontrolü tutarlı bir renk ve performans sağlar:

4.1 Inert gazlar: Argon (Ar)

Argon (99.999%+ saflık), hedef atomların yerinden çıkarılması için ideal olan atomik ağırlığı (39.95 g/mol) ile birincil püskürtme ortamı olarak hizmet eder. Akış hızları 50~200 cm3 arasında değişir,10−2 ila 10 Pa'da korunan oda basıncı ileDoğal paslanmaz çelik bitirme için saf argon (100-150 cm2) kullanılır.

4.2 Reaktif gazlar

• Azot (N2): Altın, pembe altın veya mavi tonlarla nitrit kaplamaları (TiN, ZrN, FeCrN) oluşturur. Akış hızları: 30~70 cm3; saflık ≥ 99,998%.
• Oksijen (O2): Mavi veya parlak renklerdeki oksit kaplamaları (TiO2, Cr2O3) üretir. Akış hızları: 20~60 mcm; saflık ≥ 99,998%.
• Karbon İçeren Gazlar: Metan (CH4, 10 ‰ 50 cm2) ve asetilen (C2H2) karbonitrür kaplamalar (TiCN, ZrCN) için karbon içeriyor.

4.3 Gaz kontrol sistemleri

Hassas gaz kontrol sistemleri (kütle akışı denetleyicileri, basınç dönüştürücüleri) PLC üniteleri ile entegre edilir ve tek dokunuşla çalıştırmak için renk özel tariflerin (en fazla 50 profil) depolanmasını sağlar.Temizleme filtreleri nem kaldırır, yağ ve parçacıklar, tutarlı süreç koşullarını sağlar.

5Ana teknik özellikler ve operasyonel avantajlar

• İş parçasının kapasitesi: parti başına en fazla 3 levha (1300 × 3100 × 3 mm); çift sabitlikli döner çerçeve.
• Vakum Performansı: Son basınç 5.0 × 10−4 Pa; sızıntı hızı 0−3 Pa·L/s.
• Kaplama Döngüsü: parti başına 3 ′′6 saat (3 saat doğal bitirme için; 5 ′′6 saat kahverengi/siyah için).
• Renk Doğruluğu: Tekrarlanabilirlik ΔE 0 (CIE Laboratuvarı); gerçek zamanlı optik izleme.
• Otomasyon: El / yarı otomatik / tamamen otomatik modlar; dokunmatik ekran arayüzü.
• Enerji Verimliliği: Geleneksel yan açma makinelerinden %15~20% daha düşük tüketim.

6Uygulamalar ve Endüstri Etkisi

Endüstrilerde yaygın olarak kullanılır:

• Mimarlık: Cepheler, perde duvarları, kapı/pencere çerçeveleri (altın, mavi, doğal kaplama).
• Ev aletleri: Buzdolabı panelleri, mutfak aletleri (doğal bitirme, siyah, gül altın).
• Otomotiv: İç / dış dekore, tekerlek tekerlekleri (siyah, kahve kahve, gül altın).
• Tüketici Elektronikleri: Akıllı telefon/ dizüstü bilgisayar kovanları (siyah, mavi, gül altın).
• Mobilya: Dolap kolu, aydınlatma cihazları (kahve kahverengi, altın, mavi).

Makine, altı değerli kromsuz kaplamalarla sürdürülebilir imalatı destekler ve çok yönlü renk seçenekleriyle ürün farklılığını artırır.