Unul dintre principalele procese de acoperire a pieselor metalice este depunerea de vapori. Această metodă permite modificarea proprietăților materialului, inclusiv îmbunătățirea rezistenței la coroziune, uzură și frecare, precum și modificarea aspectului vizual. Depunerea în stare de vapori generează acumularea de straturi subțiri pe suprafața unei piese și poate fi realizată în două moduri: chimic sau fizic.
PVD, CVD: ce sunt acestea?
În prezent, majoritatea pieselor metalice industriale sunt supuse unui tratament de suprafață, care este esențial pentru a le îmbunătăți prelucrabilitatea, rezistența la coroziune, rezistența la uzură sau chiar proprietățile optice sau electrice. Această operațiune implică depunerea în vid a mai multor straturi subțiri de câțiva nanometri sau micrometri pe suprafața piesei. Acestea pot fi aplicate chimic, cunoscut sub numele de CVD, sau fizic, cunoscut sub numele de PVD.
CVD, sau depunere chimică în fază de vapori, se realizează la o temperatură cuprinsă între 800 și 1.000 de grade Celsius. Garantează rezultate excelente, deoarece se bazează pe o reacție chimică între substratul de bază, suprafața piesei și un compus volatil. Aceste două elemente reacționează pentru a forma un material solid care se depune pe suprafața piesei.
Această tehnică este utilizată pe scară largă în producția de matrițe de extrudare din carbură, de exemplu.PVD, sau Depunerea fizică în fază de vapori, se bazează pe un proces fizic. Se realizează la o temperatură mult mai scăzută, cuprinsă între 200 și 450°C, și presupune evaporarea unui material sursă în vid, astfel încât acesta să poată fi depus pe suprafața unei piese. Această metodă este utilizată în special pentru matrițe, scule de tăiere și matrițe.
2 criterii pentru alegerea metodei potrivite
Pentru ca reacția chimică să aibă loc și pentru ca acoperirea să adere corect la piesă, temperatura mediului rămâne esențială, la fel ca și geometria piesei care urmează să fie acoperită.
Temperatura de încălzire necesară
Primul criteriu de luat în considerare este temperatura tolerată de materialul piesei de prelucrat. Unele metale, cum ar fi carburile, tolerează foarte bine căldura și sunt candidații ideali pentru tratamentul CVD chimic. Principalul avantaj al acestei metode este calitatea aderenței stratului de acoperire, precum și rapiditatea procesului. Pe de altă parte, unele materiale, cum ar fi aluminiul, nu pot fi tratate la o temperatură prea ridicată, altfel vor începe să se topească. În acest caz, este mai bine să optați pentru un proces PVD. Pentru a alege procesul de acoperire potrivit, trebuie să țineți cont de temperatura cerută de metodă (CVD sau PVD) și de toleranța materialului în aceste condiții.
Geometria piesei
În plus față de temperatură, trebuie monitorizată geometria piesei. Deși metoda PVD este perfect adaptată la suprafața multor piese metalice, în anumite cazuri poate fi ineficientă. Dacă piesa are găuri prea mici, de doar câțiva milimetri adâncime, un tratament PVD nu va fi neapărat suficient pentru a le umple. Dacă materialul de bază nu poate rezista la temperaturi ridicate, CVD va fi imposibil și s-ar putea să vă aflați într-un punct mort. Din fericire, a fost dezvoltat un nou sistem pentru a depăși această problemă.
PA-CVD, o tehnică hibridă
Pentru a oferi cel mai bun tratament pentru piesele care nu pot rezista la temperaturi excesiv de ridicate și care necesită o acoperire optimă, Thermi-Lyon utilizează acum procesul PACVD. Combinând cele două metode, această tehnică declanșează reacțiile chimice dorite la temperaturi mai scăzute.
Acest sistem hibrid face posibilă depunerea chimică în stare de vapori la temperaturi cuprinse între 150 și 200 de grade, iar Thermi-Lyon îl utilizează în special pentru straturile sale Thermi DLC și Thermi-platin. Thermi-Lyon dispune de o expertiză recunoscută întratarea termică a tuturor tipurilor de piese metalice.
Tot ceea ce trebuie să știți despre procesul CVD
Cum funcționează procesul CVD?
Procesul CVD sau"Chemical Vapour Deposition" constă, după cum sugerează și numele său, în depunerea unui strat subțire de material solid pe un substrat prin intermediul unei reacții chimice a vaporilor. Un amestec de gaze reactive este apoi injectat în reactor pentru a interacționa cu suprafața piesei în condiții foarte specifice de temperatură și presiune. Această metodă produce o acoperire uniformă, chiar și pe forme destul de complexe.
Care sunt domeniile de aplicare ale CVD?
CVD este utilizat pentru depunerea de pelicule subțiri de carbură de siliciu(SiC), nitrură de siliciu(Si3N4) și nitrură de galiu(GaN) pe substraturi pentru fabricarea de materiale pentru semiconductori, diode emițătoare de lumină(LED) și lasere.
În special în sectorul electronic, aceste filme permit creșterea controlată a componentelor și o uniformitate excepțională. În domeniulenergiei solare, CVD este utilizat pentru a crea acoperiri pe celulele fotovoltaice prin depunerea chimică de siliciu amorf sau oxid de zinc(ZnO), îmbunătățind astfel conversia fotovoltaică și eficiența energetică.
CVD oferă acoperiri rezistente la condiții extreme, cum ar fi carbura de tungsten, carbon sau nitrură de titan (TiN), utilizate pentru a crește durabilitatea pieselor mecanice, a sculelor de tăiere și a matrițelor în mediulindustrial. Acest proces este, de asemenea, esențial în fabricarea materialelor funcționale pentruMEMS (sisteme microelectro-mecanice), cum ar fi polisiliciul și nitrură de siliciu, permițând miniaturizarea și dezvoltarea de microsisteme de înaltă performanță.
Avantajele procesului CVD
Procesul Procesul CVD produce filme solide de înaltă puritate, care sunt esențiale pentru aplicații precum semiconductoarele șiepitaxia. Acesta oferă o mare flexibilitate, permițând depunerea unei varietăți de materiale, inclusiv carbon, tungsten și carbură de siliciu, făcând procesul aplicabil în sectoare precumelectronica, industriaauto și acoperiri specializate. Datorită controlului precis al condițiilor de reacție gazoasă și al parametrilor precum temperatura și presiunea, CVD garantează o creștere continuă și omogenă a straturilor subțiri, chiar și sub presiune ridicată. CVD permite, de asemenea, formarea dealiaje potrivite pentru medii extreme, răspunzând în același timp nevoilor de producție de mare viteză și de volum mare .
Dezavantajele procesului CVD
Din păcate, această CVD generează subproduse periculoase (toxice, corozive sau explozive), care necesită măsuri costisitoare de protecție a sănătății și a mediului. Procesele termice creează tensiuni pe substraturi, în special atunci când materialele au coeficienți de dilatare diferiți.
În plus, gazele precursoare, cum ar fi cele utilizate în producția de diamant sau grafen, sunt adesea destul de scumpe, crescând costul total al procesului. În cele din urmă,echipamentele necesare pentru CVD, în special plasma sau filament fierbinteAcest lucru poate limita accesul la această tehnologie pentru întreprinderile cu bugete limitate.
