Primjene vakuumskog premaza

Uvod
Vakuum je okruženje u kojem je tlak plina manji od ambijenta. Plazma je plinoviti okoliš u kojem postoji dovoljno iona i elektrona da bi postojao znatnu električnu vodljivost. Vakuumska prevlaka je taloženje filma ili premaza u vakuumu (ili niskotlačne plazme) okoline. Općenito se taj pojam primjenjuje na procese koji atomi (ili molekule) nanose jedan po jedan, kao što su fizikalna taloženja para (PVD) ili niskotlačni postupci taloženja kemijskih para (LP-CVD) ili plazma poboljšani CVD (PECVD). U PVD procesima, materijal koji se taloži dolazi od isparavanja krute površine ili tekućine. Kod CVD procesa, materijal koji se taloži dolazi od kemijske paravojne prekursorske vrste koja se razgrađuje redukcijom ili termičkom dekompozicijom - uglavnom na vrućoj površini.

U nekim slučajevima materijal koji se taloži reagira s plinovitim okolišem ili složenim vrstama, da se formira film složenog materijala kao što je oksid, nitrid, karbid ili karbonitrid. Kod obrade CVD, upotreba plazme za fragmentiranje prekursora kemijske pare u parnoj fazi omogućava procesima razgradnje ili redukcije na nižim temperaturama nego samo toplinskom aktivacijom. PECVD se može izvesti pri tlaku koja je niska kao ona koja se koristi za procesiranje PVD (niskotlačni PECVD, LP-PECVD), pri čemu se paraka predstara uglavnom razgrađuje u plazmi. U nekim slučajevima hibridni taložni postupak PVD i LP-PECVD se koristi za taloženje legura, kompozita ili spojeva. Primjer su metalni karbonitridi gdje ugljik dolazi iz kemijske parne prekursora kao što je acetilen; dušik dolazi iz plina; i metal od isparavanja, raspršivanja ili kisele isparavanja krute površine ili tekućine.

Dekorativni i ukrasni / nosivi premazi
Metallizacija za strogo dekorativne svrhe je veliko tržište. Primjene se razlikuju od polimerskih mreža za oblaganje - koje se zatim pretvaraju u dekorativne svrhe kao što su baloni i naljepnice - do metalizacije trodimenzionalnih artikala, kao što su sportski trofeji, cinkov die cast i oblikovani polimerni ukrasni čepovi i kozmetički spremnici. Često se ti premazi sastoje od reflektirajućeg aluminijskog premaza koji se nanosi na glatku podlogu, a zatim prevučenu obojanim lakom kako bi se dobila željena boja i tekstura te također otpornost na koroziju i trošenje.

U nekim se aplikacijama, osim dekorativnih aspekata prevlake, prevlaka zahtjeva izdržati od trošenja. Na primjer, titanov nitrid (TiN) je zlatno obojen, a titanov karbonitrid (TiC xNy) može varirati u boji od zlata do ljubičaste do crne, ovisno o sastavu. Cirkonij nitrid (ZrN) ima boju mesinga i mnogo je više habanje i otporno na ogrebotine od mesinga. Ukrasni / nosivi premazi koriste se na vratima, vodovodima, modnim predmetima, brodskom hardveru i drugim takvim aplikacijama.

Tvrde i odjeća otpornu na habanje
Tvrde boje se često nazivaju metalurškim premazima i predstavljaju tip tribološke prevlake. Tvrde prevlake koriste se za povećanje učinkovitosti rezanja i operativnog vijeka alata za rezanje i za održavanje tolerancija dimenzija komponenata koje se koriste u aplikacijama gdje se može pojaviti trošenje, kao što su kalupi za ubrizgavanje. Osim toga, premazi mogu djelovati kao difuzijska barijera gdje se visoke temperature generiraju kretanjem između površina ili zaštite od korozije u agresivnim okruženjima. Postoje razne vrste materijala za tvrde prevlake. Oni uključuju: ionsko vezane metalne okside (Al2O3, ZrO2 i Ti02), kovalentno vezane materijale (SiC, boroviti ugljik [B4C], dijamant, dijamantni ugljik [DLC], TiC, AlN, CrC, mješoviti karbid, legure nitrida i karbonitrida, i kubni borov nitrid), te neke legure metala (kobalt krom aluminijev itrij [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). U nekim slučajevima premazi se mogu slojeviti da kombiniraju svojstva.

Tvrde premaze se također koriste za smanjenje trošenja umora, kao što je nađeno u kugličnim ležajevima. Prevlake otporne na habanje također se mogu nanositi na površine na kojima je prisutno lagano ili periodično opterećenje. Na primjer, tvrde prevlake pohranjuju se na plastiku radi poboljšanja otpornosti na ogrebotine. Primjene su na lijevanim plastičnim lećama i plastičnim plovilima. U nekim slučajevima premazivanje, kao što je SiO2 ili Al2O3, može se nanositi na već tvrdim površinama, kao što je staklo, kako bi se povećala otpornost na ogrebotine.

Zaštitna prevlaka od korozije
Zaštita od agresivnog kemijskog okoliša može se ostvariti na nekoliko načina. Površina se može premazati inertnim materijalom ili materijalom koji stvara zaštitnu površinu nakon reagiranja s okolinom ili materijalom koji će biti žrtvovan za zaštitu temeljnog materijala. Tantal, platina i ugljik su inertni u mnogim kemijskim okruženjima. Na primjer, ugljični premazi se koriste na metalima koji se ugrađuju u ljudsko tijelo radi postizanja kompatibilnosti. U industriji zrakoplovne industrije dijelovi su aluminijski obloženi PVD procesom taloženja iona (IVD) kako bi se spriječila galvanska korozija različitih materijala u kontaktu.

Krom, aluminij, silikon i MCrAlY (gdje je M je Ni, Co, Fe) legure reagiraju s kisikom kako bi formirali koherentni zaštitni sloj oksida na površini. Ako metalni ioni (Fe, Cu) raspršuju brže od kisika kroz oksid, na površini će nastati gust oksid. Ako se kisik raspršuje oksidom brže nego metalni ioni (Al, Si, Ti, Zr-"metali" ventila), oksidacija će se pojaviti na sučelju i formirati će se tanki oksid. Prevlake MCrAlY legure koriste se kao zaštitne prevlake na oštricama turbina motora zrakoplova. Kadmij, aluminij i Al: Zn legure koriste se kao galvanske žrtvene prevlake na čeliku. Vakuumski kadmij ("vac cad") ima prednost pred elektroliziranim kadmijem u tome što ne postoji mogućnost prikrivanja vodika čelika visoke čvrstoće kada se koristi obrada vakuumskog taloženja.