Nanoszenie powłok metodą PVD

Produkując narzędzia lub inne produkty z tworzyw sztucznych lub organicznych ważne jest, żeby zapewnić możliwie jak najlepszą jakość i gwarancję wytrzymałości, która pozwoli wyeliminować częste awarie i zapobiec rozprzestrzenieniu się opinii, że te produkty są mało wydajne i nie warto w nie inwestować. W takiej sytuacji warto skorzystać z możliwości naniesienia na tworzywo powłoki metodą PVD. Pozwoli to na zwiększenie jakości i wytrzymałości oraz na stosowanie powleczonego produktu w warunkach, które byłyby dla nas nieosiągalne bez utwardzonych i zabezpieczonych poprzez powłokę narzędzi.

Niezbędne PVD

Powłoki PVD pozwalają zwiększyć twardość i odporność na zużycie, utlenienie oraz wszelkiego rodzaju przetarcia, jednak jedną z największych zalet tego rozwiązania jest możliwość użycia powleczonych narzędzi w warunkach, które w innym przypadku uniemożliwiłyby sprawne wykonanie pracy. Nie można zapomnieć także o tym, że cały proces powlekania jest bardziej przyjazny dla środowiska niż podobne mu procesy, a oprócz tego obserwuje się zwiększoną wydajność powleczonych produktów, co jest oczywiście dużą korzyścią. Dodatkowo pozwala na zrezygnowanie z korzystania ze szkodliwych związków, jakie wykorzystuje się w metodach CVD.

Jak powstaje powłoka

Powłoka PVD powstaje ze strumienia zjonizowanej plazmy skierowanej na podłoże, aby jednak jej struktura była prawidłowa muszą być zachowane pewne parametry podczas jej wytwarzania. Mowa tutaj między innymi o energii jonów, które wpływają na podłoże, gęstością strumienia energii, ciśnieniem gazu, temperaturą i odległością pomiędzy podłożem a powłoką. Za przykład można tutaj podać temperaturę, proces nanoszenia można wykonać jedynie na zimnym lub podgrzanym podłożu, którego temperatura nie przekracza 500° C. Różnice mogą być widoczne także w ilości jonów, którymi potraktuje się powłokę, ponieważ ich niewielka ilość przekłada się na mały wzrost temperatury i desorpcję zanieczyszczeń, natomiast duża ilość energii przekłada się na rozpylenie atomów i implantację jonów. Nie jest to jednak wszystko, ponieważ znaczenie ma tutaj nawet rodzaj energii jonów od którego zależy budowa i przyczepność do powierzchni. Takie właśnie przestrzeganie norm i stworzenie powłoki w odpowiednich warunkach sprawia, że pokrywana powierzchnia jest zahartowana i utwardzona na długi czas dzięki czemu nie trzeba się martwić o kruchość lub spadek jej twardości.

Proces nanoszenia powłok

Cały mechanizm tworzenia powłok opiera się na krystalizacji i jest wykonywany w wysokiej próżni. Można wyróżnić tutaj cztery główne etapy, które przebiegają następująco. Na samym początku jest parowanie, które polega na bombardowaniu wysokim źródłem energii elektrody składającej się z osadzonego materiału, można tego dokonać przy pomocy wiązki elektronów lub jonów, a zamierzonym skutkiem jest tutaj odparowanie atomów z powierzchni elektrody. Następnie wyróżnia się etap transportu, podczas którego atomy przemieszczają się z elektrody do substratu, który w później jest powlekany. Kolejna jest reakcja z metalem, jednak warto tutaj zaznaczyć, że nie jest to punkt stały, ponieważ tylko powłoki składające się z azotków, tlenków metali, karbidów i paru innych substancji łączą się z metalową elektrodą. I właśnie w tym przypadku, gdy mamy do czynienia z metalem, można zauważyć podczas transportu reakcję metalu z cząsteczkami wykorzystanego gazu. Ostatnim etapem w PVD jest osadzenie powłoki. Ten proces jest kontrolowany i przeprowadzony bardzo dokładnie. Zachowuje się tutaj odpowiednią temperaturę podłoża, skład i ciśnienie dzięki czemu można zaobserwować jak podczas osadzania się powłoki zmienia się stan skupienia wprowadzanej substancji.