Beim PVD-Verfahren (Physical Vapor Deposition) wird ein metallisches Material verdampft und anschließend als Beschichtung auf der Oberfläche eines Produktionsteils kondensiert.
Diese Beschichtung erhöht die Härte, Haltbarkeit und Beständigkeit des Teils gegen Chemikalien und Oxidation.
PVD wird häufig in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie und der Medizintechnik eingesetzt, da es ein lang anhaltendes, schmuckähnliches Aussehen, eine verbesserte Leistung und eine einfache Reinigung ermöglicht.
Die 5 wichtigsten Schritte werden erklärt
1. Metallauswahl und Verdampfung
Mit PVD kann eine Vielzahl von Metallen abgeschieden werden, darunter Aluminium, Chrom, Titan, Edelstahl und andere.
Die Verdampfung dieser Metalle erfolgt durch verschiedene Verfahren wie thermische Verdampfung, kathodischer Lichtbogen, Sputtern, gepulste Laserabscheidung und Elektronenstrahlabscheidung.
Unter diesen Verfahren ist das Sputtern eine häufig angewandte Methode, insbesondere in einer Vakuumumgebung.
2. Sputtering-Verfahren
Beim Sputtern beschießen hochenergetische Ionen ein festes Metalltarget und stoßen dessen Atome in eine Gasphase aus.
Diese ausgestoßenen Atome werden dann in der Vakuumkammer auf dem Teil abgeschieden.
Die Dicke der Metallschicht hängt von der Zykluszeit und der dem Target zugeführten Leistung ab.
3. PVD-Technologie und Bildung der Beschichtung
Beim PVD-Verfahren wird ein Metalltarget mit niedriger Spannung und hohem Strom verdampft und sowohl die verdampfte Substanz als auch das Gas unter Vakuumbedingungen ionisiert.
Bei diesem Verfahren wird ein ultraharter Film (in der Regel 10 um) auf der Oberfläche des Produkts gebildet.
Diese Technologie ist eine fortschrittliche Oberflächenbehandlung, mit der superharte PVD-Schichten erzeugt werden können, die umweltfreundlich sind, da sie in einer vakuumdichten Kammer hergestellt werden.
4. Beschichtungsprozesse und Merkmale
Zu den gebräuchlichsten PVD-Beschichtungsverfahren gehören das Aufdampfen (mit Kathodenbogen- oder Elektronenstrahlquellen) und das Sputtern (mit magnetisch verstärkten Quellen oder Magnetrons).
Diese Verfahren finden in einem Vakuum bei bestimmten Drücken statt und beinhalten den Beschuss des Substrats mit energiereichen Ionen, um Beschichtungen mit hoher Dichte zu erzeugen.
Reaktive Gase wie Stickstoff, Acetylen oder Sauerstoff können eingeleitet werden, um verschiedene zusammengesetzte Beschichtungen zu erzeugen, die die Verbindung zwischen der Beschichtung und dem Substrat verbessern und die physikalischen, strukturellen und tribologischen Eigenschaften der Schicht anpassen.
5. Schritte im PVD-Verfahren
Das PVD-Verfahren besteht aus vier Hauptschritten:
- Aufdampfen: Eine Hochenergiequelle beschießt das Target, wodurch das Material verdampft wird.
- Transport: Die verdampften Atome bewegen sich vom Target zum Substrat.
- Reaktion: Die Metallatome reagieren während des Transports mit ausgewählten Gasen und bilden Verbindungen wie Metalloxide, Nitride oder Karbide.
- Abscheidung: Die reagierten Atome lagern sich auf dem Substrat ab und bilden die endgültige Beschichtung.
Dieses detaillierte PVD-Verfahren gewährleistet die Abscheidung hochwertiger, haltbarer und funktioneller Beschichtungen, die in verschiedenen industriellen Anwendungen von entscheidender Bedeutung sind.
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