>
>
2025-09-24
Công nghệ lắng đọng hơi vật lý phục vụ như một trụ cột quan trọng trong lĩnh vực sửa đổi bề mặt vật liệu, bằng cách chuyển đổi vật liệu rắn thành các nguyên tử khí, phân tử,hoặc ion trong môi trường chân không và lắng đọng chúng trên bề mặt chất nền để tạo thành lớp phủ chức năng, nó cải thiện đáng kể các tính chất cốt lõi như chống mòn, chống ăn mòn, độ cứng và hấp dẫn trang trí. Máy sơn chân không đóng vai trò trung tâm trong quá trình này,đảm bảo hiệu quả và ổn định trong các hoạt động sơnSự phát triển của máy sơn chân không bắt nguồn từ cuối thế kỷ 19 với các cuộc khám phá công nghệ chân không, tiến triển từ bốc hơi đơn giản đến phun phức tạp,nay là điều không thể thiếu trong ngành công nghiệp hiện đại.
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," được áp dụng rộng rãi trong các lĩnh vực công nghiệp cốt lõi như sản xuất công cụ và khuôn, chế biến cơ khí và dụng cụ chính xác.Các ứng dụng của máy sơn chân không trong các lĩnh vực này không chỉ kéo dài tuổi thọ sản phẩm mà còn giảm chi phí bảo trì, thúc đẩy nâng cấp công nghiệp. Kích thước thị trường của máy sơn chân không đang phát triển nhanh chóng, với con số toàn cầu vượt quá hàng chục tỷ đô la vào năm 2023, dự kiến sẽ tăng gấp đôi vào năm 2030.Việc áp dụng máy sơn chân không được thúc đẩy bởi bản chất thân thiện với môi trường, tránh các hóa chất có hại và phù hợp với phát triển bền vững.
Trọng tâm của máy sơn chân không nằm trong kiểm soát môi trường chân không, thường sử dụng máy bơm chân không cao như máy bơm phân tử treo từ tính để đạt mức chân không 10 ^ - 5 Pa hoặc tốt hơn.Điều này cho phép máy sơn chân không hoạt động ở nhiệt độ thấpCác hệ thống điện của máy sơn chân không rất quan trọng, phát triển từ DC đến điện xung, tăng hiệu quả sơn.
Hệ thống công nghệ cơ bản của máy sơn chân không PVD tập trung vào sơn đa cung và sơn phun magnetron,do sự khác biệt về nguyên tắc và cấu trúc tạo thành các lợi thế hiệu suất bổ sung và ranh giới ứng dụngTrong khi công nghệ lớp phủ chân không ion đa cung được phân biệt bởi "làm việc đơn giản và gắn kết lớp phủ mạnh," với cấu trúc thiết bị cốt lõi chỉ cần nguồn điện máy hàn để điều khiển nguồn bay ion, thông qua việc ngắt liên lạc ngắn giữa kim lửa cung và nguồn bay hơi để kích hoạt xả khí,một điểm cung chuyển động tạo thành một hồ chảy liên tục trên bề mặt nguồn bay hơiCác lợi thế chính của công nghệ này bao gồm tỷ lệ sử dụng mục tiêu cao, tỷ lệ ion hóa kim loại lên đến hơn 80%,đảm bảo sự bám sát cực kỳ mạnh giữa lớp phủ và chất nềnTrong khi đó, độ ổn định màu sắc lớp phủ là xuất sắc, đặc biệt là trong việc chuẩn bị các lớp TiN, nơi nó có thể ổn định sản xuất màu vàng đồng nhất với sự nhất quán lô không sánh ngang.Máy sơn chân không tăng hiệu quả sơn trong các ứng dụng đa cung, với thiết kế nguồn ion của máy sơn chân không cho phép bắn phá ion năng lượng cao để cải thiện độ dính của phim.
Tuy nhiên, lớp phủ đa cung có những hạn chế rõ ràng như khi sử dụng điện DC truyền thống cho lớp phủ nhiệt độ thấp, vì độ dày lớp phủ đạt 0.3μm và tốc độ lắng đọng gần ngưỡng phản xạ, khó khăn hình thành màng tăng mạnh và bề mặt dễ bị mờ.Ngoài ra các hạt lắng đọng hình thành trong quá trình nóng chảy kim loại và bay hơi lớn hơn, dẫn đến mật độ lớp phủ thấp hơn và kháng mòn yếu hơn 30% -40% so với magnetron sputtering, làm cho nó không phù hợp với các kịch bản ma sát tải trọng cao.Máy sơn chân không cần tối ưu hóa để khắc phục những thiếu sót này, với các hệ thống làm mát phụ của máy sơn chân không giảm thiểu các vấn đề về hạt.
Mặt khác, lớp phủ phun magnetron sử dụng từ trường trong môi trường chân không để hạn chế chuyển động của electron,tăng hiệu quả ion hóa va chạm giữa các electron và khí làm việc như argon, plasma kết quả sẽ pháo kích bề mặt mục tiêu, loại bỏ các nguyên tử mục tiêu để lắng đọng trên chất nền để tạo thành các bộ phim.mật độ lớp phủ lên đến hơn 95%, và khả năng chống mòn cao hơn đáng kể so với lớp phủ đa cung, ngoài ra sự đồng nhất cao trong khu vực lớp phủ cho phép lớp phủ nhất quán trên các bộ phận lớn,phù hợp với nhu cầu sản xuất hàng loạtTuy nhiên, công nghệ phun magnetron có những nhược điểm của nó bao gồm gắn kết yếu hơn giữa lớp phủ và chất nền, đòi hỏi phải xử lý trước để tăng hoạt động bề mặt chất nền.và tỷ lệ ion hóa kim loại thấp hơn với sự ổn định màu không đủ, dẫn đến sự khác biệt màu sắc lô trong việc chuẩn bị lớp phủ đầy màu sắc như TiN, khiến nó khó đáp ứng các kịch bản đòi hỏi cả tính trang trí và chức năng cao cấp.Thiết kế tích hợp của máy sơn chân không trong magnetron phun giúp giải quyết những vấn đề này, với máy phủ chân không không cân bằng từ trường tối ưu hóa tăng tốc độ ion hóa.Giảm ngộ độc mục tiêu, cải thiện sự ổn định của máy sơn chân không.
Lịch sử của máy sơn chân không bắt nguồn từ những khám phá phun phun vào đầu thế kỷ 20, phát triển qua nhiều năm để trở thành đại diện cho thiết bị công nghệ cao.Máy phủ chân không trong ngành công nghiệp bán dẫn đặc biệt nổi bật, cung cấp các lớp phủ chính xác ở quy mô nano Việc bảo trì máy sơn chân không rất quan trọng; làm sạch buồng thường xuyên kéo dài tuổi thọ của thiết bị.
Để giải quyết các hạn chế tương ứng của công nghệ phun đa cung và magnetron, ngành công nghiệp đã đi tiên phong trong các giải pháp tích hợp đa công nghệ,đạt được những lợi thế bổ sung thông qua sự phối hợp quy trình để xây dựng một hệ thống hiệu suất lớp phủ toàn diện hơnQuá trình tổng hợp phổ biến hiện tại áp dụng một logic lớp phủ "ba giai đoạn", phù hợp chính xác với nhu cầu hiệu suất ở các giai đoạn khác nhau,bao gồm giai đoạn lớp cơ sở đa cung tận dụng tốc độ ion hóa cao và độ dính mạnh của lớp phủ đa cung để lắng đọng một lớp chuyển tiếp 50-100nm trên bề mặt chất nền, tăng đáng kể độ bền gắn kết của các lớp phủ tiếp theo với nền và ngăn ngừa phân mảnh trong khi sử dụng.Tiếp theo là giai đoạn làm dày magnetron chuyển sang chế độ phun magnetron để lắng đọng đồng nhất và hiệu quả để tăng độ dày lớp phủ lên 1-5μm, sử dụng mật độ cao của công nghệ magnetron để cung cấp khả năng chống mòn và chống va chạm tuyệt vời cho lớp phủ.Và cuối cùng là giai đoạn cố định màu đa cung cho phép lớp phủ đa cung để lắng đọng một lớp màu chức năng 10-30nm trên bề mặt lớp phủ, tận dụng lợi thế màu ổn định của công nghệ đa cung để kiểm soát sai lệch màu hàng loạt trongΔE < 1.0, đáp ứng các yêu cầu về sự nhất quán về ngoại hình cho các công cụ cao cấp, khuôn và các bộ phận trang trí. Máy sơn chân không là điều cần thiết để thực hiện quy trình tổng hợp này,với hệ thống đa mục tiêu của máy sơn chân không cho phép chuyển đổi quy trình liền mạch. Các điều khiển tự động hóa của máy sơn chân không tăng thêm hiệu quả sản xuất.
Lớp phủ được chuẩn bị bằng quy trình tổng hợp này đạt được độ bám sát trên 50N với khả năng chống mòn được cải thiện 20% so với các lớp phủ phun magnetron đơn trong khi duy trì sự ổn định màu sắc,làm cho nó trở thành giải pháp ưa thích cho các công cụ cắt cao cấp và khuôn chính xácSự tích hợp đa chức năng của máy sơn chân không tiếp tục thúc đẩy sự đổi mới trong ngành công nghiệp, với máy sơn chân không trong hàng không vũ trụ thể hiện tiềm năng của nó.Các lớp phủ của máy sơn chân không như TiAlN chịu được nhiệt độ trên 1000°C.
Ngay từ giữa đến cuối những năm 1980, ngành công nghiệp đã bắt đầu khám phá ban đầu về tích hợp công nghệ PVD,Tiếp tục giới thiệu thiết bị mạ ion bốc hơi bằng súng điện tử cathode nóng và máy sơn plasma magnetron quang quang quang nóng, đạt được các ứng dụng đột phá trong các công cụ được phủ TiN. Trong số đó, thiết bị gia vị ion bốc hơi bằng súng điện tử cathode nóng làm nóng và nóng bỏng mục tiêu trong một thùng đồng,kết hợp với dây tantalum để sưởi ấm và khử khí phần làm việc, sử dụng một súng điện tử để tăng hiệu quả ion hóa, cho phép chuẩn bị 3-5μm lớp phủ TiN dày với độ cứng 2000-2500HV và khả năng chống mòn tuyệt vời, thậm chí yêu cầu thiết bị nghiền chuyên nghiệp để loại bỏ.Tuy nhiên, thiết bị như vậy có những hạn chế đáng kể vì nó chỉ phù hợp với lớp phủ TiN và phim kim loại tinh khiết., không thể chuẩn bị các lớp phủ tổng hợp đa yếu tố ổn định, khiến nó khó đáp ứng nhu cầu phức tạp của các công cụ cắt tốc độ cao và khuôn đa dạng,cuối cùng giới hạn nó cho các ứng dụng lớp phủ TiN duy nhấtNhững khám phá ban đầu này đã đặt nền tảng cho sự phát triển máy phủ chân không hiện đại, với máy phủ chân không rút ra bài học từ các thiết bị này.Các công nghệ composite hiện tại của máy sơn chân không giải quyết những hạn chế ban đầu.
Máy phủ chân không trong các thiết bị y tế, như lớp phủ CrN, cung cấp kháng khuẩn và chống ăn mòn.tuân thủ các quy định REACH của EUCác nhà cung cấp toàn cầu của máy sơn chân không, bao gồm các thương hiệu Đức và Nhật Bản, thúc đẩy chuyển giao công nghệ.
Nhập vào thế kỷ 21, trọng tâm của các lần lặp công nghệ sơn PVD đã chuyển sang tối ưu hóa công nghệ phun magnetron,thúc đẩy sự chuyển đổi từ "chức năng duy nhất" sang "sự thích nghi đa chức năng" thông qua những đổi mới về các thành phần cốt lõi và các tham số quy trìnhCác đổi mới công nghệ cốt lõi bao gồm bốn bước đột phá để vượt qua những hạn chế truyền thống,đầu tiên là tối ưu hóa hệ thống từ trường áp dụng không cân bằng từ trường để thay thế những cân bằng truyền thống, tăng cường giam giữ từ tính của plasma để tăng tỷ lệ ion hóa nguyên tử mục tiêu từ 30% lên hơn 60%, tăng cường đáng kể độ bám sát lớp phủ.Thứ hai là nâng cấp công nghệ cung cấp điện thay thế điện DC truyền thống bằng điện tần số trung bình 50KHz để giải quyết vấn đề "nghiện độc mục tiêu" phổ biến trong điện DC, trong khi sử dụng điện xung thay vì thiên hướng DC để đạt được điều khiển tốc độ lắng đọng chính xác, tránh căng thẳng nội bộ quá mức dẫn đến nứt.Máy sơn chân không được hưởng lợi rất nhiều từ những nâng cấp này, với công nghệ thiên vị xung của máy sơn chân không cải thiện tính đồng nhất của phim.
Thứ ba là ứng dụng công nghệ anode phụ trợ thêm anode phụ trợ để tối ưu hóa sự đồng nhất phân phối plasma trong buồng chân không, kiểm soát độ lệch độ dày lớp phủ trong±5%, phù hợp với nhu cầu sơn chính xác cao trong các công cụ và khuôn chính xác.Và thứ tư là thiết kế tương thích đa mục tiêu nơi thiết bị hỗ trợ lắp ráp đồng thời của 3-6 nhóm các mục tiêu vật liệu khác nhau, đạt được sự chuẩn bị ổn định của lớp phủ tổng hợp đa yếu tố thông qua kiểm soát chính xác sức mạnh và thời gian phun cho mỗi mục tiêu.Các hệ thống đa mục tiêu của máy sơn chân không là chìa khóa cho công nghiệp hóa.
Thông qua các đổi mới công nghệ, máy sơn chân không PVD phun magnetron đã đạt được sản xuất hàng loạt ổn định của các loại sơn hiệu suất cao khác nhau, 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, Lớp phủ AlTiN cung cấp khả năng chống oxy hóa mạnh duy trì hiệu suất ổn định ở 1100°Cchủ yếu được sử dụng để cắt vật liệu khó chế biến trong hàng không vũ trụ, TiB₂Lớp phủ với độ cứng lên đến 4000-4500HV và khả năng chống ăn mòn hóa học xuất sắc áp dụng cho khuôn đúc đấm cho kim loại phi sắt,Lớp phủ DLC có hệ số ma sát thấp kết hợp độ cứng và độ dẻo dai cao được sử dụng rộng rãi trong vòng bi chính xác và các thành phần động cơ ô tô, Lớp phủ CrN kết hợp khả năng chống ăn mòn và các tính chất trang trí thường được sử dụng trong phần cứng phòng tắm và thiết bị y tế.Về mặt bố trí khu vực, thiết bị như vậy đã hình thành các ứng dụng quy mô lớn trong các khu vực công nghiệp cốt lõi của Trung Quốc với Quảng Đông, Jiangsu, Guizhou, và Hunan Zhuzhou trở thành các thị trường lớn,Không chỉ các nhà sản xuất thiết bị trong nước đạt được sản lượng ổn định mà các thương hiệu quốc tế như PVD Đức và Vacuum Nhật Bản cũng đã được giới thiệu, với ngành công nghiệp cho thấy một đà "đám cháy thảo nguyên", và vào năm 2023, quy mô thị trường sơn PVD công cụ và khuôn trong nước đã vượt quá 5 tỷ nhân dân tệ.Công nghiệp hóa của máy sơn chân không đã phát triển địa phương hóa, với xuất khẩu máy sơn chân không tăng lên.
Máy phủ chân không trong năng lượng mới, giống như lớp phủ pin mặt trời, cải thiện hiệu quả chuyển đổi.Thiết kế an toàn của máy sơn chân không, bao gồm các nắp bảo vệ, đảm bảo an toàn cho người vận hành.
Hiện nay, công nghệ sơn PVD đang phát triển theo hướng "hiệu suất cao hơn, thông minh hơn và xanh hơn",Một mặt, việc giới thiệu các thuật toán AI cho phép điều khiển thích nghi các thông số quy trình sơn, tiếp tục tăng cường tính ổn định hiệu suất sơnViệc nâng cấp thông minh của máy phủ chân không sẽ trở thành một xu hướng quan trọng, với các hệ thống AI của máy phủ chân không theo dõi chân không và nhiệt độ trong thời gian thực.
Mặt khác, phát triển công nghệ PVD nhiệt độ thấp mở rộng các ứng dụng của nó trong các vật liệu nhạy cảm với nhiệt như nhựa và gốm sứ, trong khi đó thông qua tái chế và tái sử dụng mục tiêu,tối ưu hóa tiêu thụ năng lượng, và các biện pháp khác nó thúc đẩy chuyển đổi carbon thấp.
Trong tương lai, máy sơn chân không PVD sẽ không chỉ là một hỗ trợ cốt lõi để nâng cao hiệu suất công cụ và khuôn mà còn đóng một vai trò quan trọng trong các lĩnh vực mới nổi chiến lược như năng lượng mới,bán dẫnMáy phủ chân không trong chip bán dẫn sẽ hỗ trợ các quy trình dưới 5nm. Các lớp phủ tương thích sinh học của máy phủ chân không sẽ được sử dụng trong các thiết bị y tế cấy ghép.Thị trường toàn cầu của máy sơn chân không được dự đoán sẽ đạt hàng trăm tỷ vào năm 2035, với những đổi mới về máy sơn chân không tiếp tục thúc đẩy các cuộc cách mạng công nghệ.
Liên hệ với chúng tôi bất cứ lúc nào
