Vaakumkatte rakendused
Dec 25, 2017| Sissejuhatus
Vaakum on keskkond, kus gaasi rõhk on väiksem kui ümbritsev temperatuur. Plasma on gaasiline keskkond, kus on piisavalt ioone ja elektroni selleks, et olla märgatav elektrijuhtivus. Vaakumkate on kile või katte ladestamine vaakumis (või madalrõhu plasmas) keskkonnas. Üldiselt kasutatakse terminit protsessidele, mis hoiavad aatomit (või molekule) ükshaaval, näiteks füüsikaline aurustamine (PVD) või madala rõhu keemiline aurustamine (LP-CVD) või plasma-võimendatud CVD (PECVD). PVD-protsessides satub materjal sadestunud tahke või vedeliku pinna aurustumiseni. CVD protsessides satub materjal sadestama keemilise auru lähteühendist, mis laguneb redutseeriva või termilise lagunemisega, enamasti kuumal pinnal.
Mõnel juhul reageerib hoiustatud materjal gaasilise keskkonna või kodeeritava ainega, et moodustada ühendi materjali, nagu näiteks oksiid, nitriid, karbiid või karbonitriid, kile. CVD töötlemisel võib plasma aurufaasis keemilise auru esineja fragmenteerimiseks lagunemis- või redutseerimisprotsessid toimuda madalamatel temperatuuridel kui ainult termilise aktiveerimisega. PECVD-d võib läbi viia nii madalal rõhul kui PVD töötlemisel (madala rõhu PECVD, LP-PECVD), kus lähteaine aur laguneb peamiselt plasmas. Mõnel juhul kasutatakse sulamite, komposiitide või ühendite ladustamiseks PVD ja LP-PECVD hübriidseadistamise protsessi. Näide on metallikarboniidid, mille süsinik on pärit keemilise auru eelkäijast, näiteks atsetüleenist; lämmastik pärineb gaasist; ja metallist tahke või vedeliku pinna aurustamine, pihustamine või kaare aurustamine.
Dekoratiiv- ja dekoreerimis- / kandekatted
Metalliseerimine rangelt dekoratiivsetel eesmärkidel on suur turg. Taotlused erinevad kattekihiga polümeermaterjalist, mis seejärel muundatakse dekoratiivseks kasutamiseks, näiteks õhupallid ja etiketid, kuni ruumiliste objektide metalliseerimiseni, nagu spordieelistused, tsingitud terasest ja vormitud polümeerist dekoratiivseadmed ja kosmeetikatooted. Sageli koosnevad need katted peegeldavast alumiiniumkattest, mis on hoitud sileda aluskihiga ja seejärel kaetud värvitud lakiga, et katta soovitud värv ja tekstuur, samuti korrosiooni- ja kulumiskindlus.
Mõnes rakenduses on kattekihina lisaks katte dekoratiivsetele omadustele ka kulumine. Näiteks titaannitriid (TiN) on kullavärvi ja titaan-karbonitriid (TiC x N y ) võib sõltuvalt koostisest olla värviline kullast lilla-mustani. Tsirkooniumnitriid (ZrN) on messingist värv ja on palju rohkem kulumist ja kriimustuskindlust kui messing. Dekoratiivsed / kulumiskindlad põrandakatted on kasutatud ukselauad, sanitaartehnikatooted, moodsad esemed, mere riistvara ja muud sellised rakendused.
Kõvad ja kulumiskindlad katted
Kõvasid katteid nimetatakse tihti metallurgilisteks katteks ja need on tribologiliselt kattekihid. Kõvade katteid kasutatakse lõiketööstuse lõikamise efektiivsuse ja tööea pikendamiseks ning komponentide, mis kuluvad kulumise korral, näiteks survevaluvormid, dimensioneeritud tolerantside säilitamiseks. Lisaks võivad pinnakattematerjalid toimida difusioonitõkketena, kus kõrge temperatuuri tekitatakse liikumisel pindade ja korrosioonikaitse vahel agressiivses keskkonnas. Seal on mitmesuguseid kõvade kattematerjalide liike. Nende hulka kuuluvad: iooniliselt seotud metallioksiidid (Al 2 O 3 , ZrO 2 ja TiO 2 ), kovalentselt seotud materjalid (SiC, boorikarbon [B4C], teemant, teemanditaoline süsinik [DLC], TiC, AlN, CrC, segatud karbiid, nitriidid ja karbonitriidi sulamid ja karbonaarboornitriid) ja mõned metallisulamid (koobalt kroomi alumiiniumtsütrium [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). Mõnel juhul võivad katted olla kihilised omaduste kombineerimiseks.
Samuti kasutatakse vähese kulumise vähendamiseks kõvasid katteid, näiteks kuullaagrites. Töökindlaid katteid võib kasutada ka pindadele, kus on kerge või perioodiline koormus. Näiteks kõvade kattematerjalide ladestamine plastikust, et parandada kriimustuskindlust. Taotlused on vormitud plastist läätsed ja plastist lennukiga varikatused. Mõnel juhul võib kriimustuskindluse suurendamiseks rakendada ka juba kõvadele pindadele, näiteks klaasile, kandvad katted nagu SiO 2 või Al 2 O 3 .
Korrosioonikaitse katted
Aktiivset keemilist keskkonda saab kaitsta mitmel viisil. Pind võib olla kaetud inertse materjaliga või materjaliga, mis moodustab pärast keskkonnale reageerimist kaitsvat pinda või materjali, mida alusmaterjali kaitsmiseks ohverdatakse. Tantaal, plaatina ja süsinik on paljudes keemilistes keskkondades inertsed. Näiteks kasutatakse süsinikkihti metallide puhul, mis siirduvad inimkehasse ühilduvuse tagamiseks. Lennundustööstuses on osad alumiiniumist, mida kaetakse PVD-ioonide aurude sadestumise protsessiga (IVD), et vältida erinevate kokkupuutuvate materjalide galvaanilist korrosiooni.
Kroom, alumiinium, räni ja MCrAlY (kus M on Ni, Co, Fe) sulamid reageerivad hapniku abil, moodustades pinnale sidusa kaitseoksiidi kihi. Kui metalliioonid (Fe, Cu) hajuvad kiiremini kui hapnikku läbi oksiidi, moodustub pinnale paks oksiid. Kui hapnik hajub läbi oksiidi kiiremini kui metalliioonid (Al, Si, Ti, Zr - "ventiili" metallid), tekib liides oksüdeerumisel ja moodustub õhuke oksiid. MCrAlY sulamist katteid kasutatakse õhusõidukite mootoriturbiinide labade kaitsevana. Kaadmium, alumiinium ja Al: Zn sulamid kasutatakse terase galvaniseeritud ohverdamiseks. Vaakumkadmium ("vac cad") plaadil on eelis galvaniseeritud kaadmiumi suhtes, kuna kõrgkvaliteetse terase vesinikkromatograafia kasutamisel ei ole võimalik kasutada vaakumdiokopeerimise protsessi.