Deposisi uap fisik (PVD)

Penerapan pelapis pada bahan adalah salah satu strategi yang paling banyak digunakan di industri untuk meningkatkan sifat mereka. Dengan pengendapan pelapis , berbagai karakteristik bahan dapat ditingkatkan, dari sudut pandang tribologis ke sudut pandang estetika.

Dalam blog hari ini, kami menyajikan teknologi yang memiliki potensi besar dalam penerapan pelapis. Teknologi ini deposisi fase uap fisik (PVD) .

Apa itu deposisi uap fisik atau PVD?

Asal deposisi uap fisik (PVD) muncul dari kombinasi listrik, magnet, dan pengetahuan kimia dalam keadaan gas.

Konsep deposisi uap fisik muncul ketika pelapis yang diterapkan dalam atmosfer vakum sedang meningkat. Pada tahun-tahun ini, perkembangan yang berbeda dalam teknologi seperti sputtering atau plasma dilakukan, di mana reaksi kimia dalam keadaan uap, penguapan termal dan kontrol sumber energi terlibat.

Teknik PVD adalah proses di mana lapisan tipis terjadi deposisi pada permukaan material, menumbuhkan atom demi atom pada substrat . Pengendapan fisik uap terdiri dari proses tumbukan termal-fisik yang mengubah materi yang akan disimpan, yang disebut target, menjadi partikel atom, yang diarahkan ke substrat dalam keadaan plasma gas melalui atmosfer vakum, menghasilkan lapisan fisik dengan kondensasi atom yang diproyeksikan.

Lapisan yang diendapkan oleh PVD cenderung memiliki ketebalan tipis, yang dapat berkisar dari lapisan atom (kurang dari 10 angstrom (Å) hingga 0,1 nanometer (nm)) hingga lapisan beberapa mikron (ketebalan serat rambut).

Apa saja teknologi PVD yang paling banyak digunakan?

Terlepas dari kenyataan bahwa proses penguapan dan ionisasi target, yang akhirnya akan membentuk lapisan pada substrat, akan selalu bersifat fisik (oleh karena itu disebut deposisi uap fisik), ada berbagai teknologi yang menggunakan PVD untuk aplikasi. lapisan.

Teknologi PVD yang paling penting dan banyak digunakan adalah:

• Deposisi katodik atau sputtering

  Dalam jenis teknologi PVD ini, percepatan ion melalui plasma memungkinkan tumbukan ini dengan permukaan objektif untuk menghasilkan pelepasan partikel darinya. Ion mentransfer energi kinetiknya ke permukaan target dan menguap. Jenis PVD ini dicirikan dengan membiarkan endapan senyawa yang muncul ketika target bereaksi dengan gas yang ada dalam plasma. Contoh yang paling khas adalah pengendapan titanium nitrida (TiN), di mana gas yang ada adalah nitrogen dan targetnya adalah titanium, keduanya bereaksi menghasilkan lapisan TiN.

• Penguapan termal

  Jenis metodologi PVD ini dicirikan oleh fakta bahwa target menguap melalui proses pemanasan vakum dan membentuk aliran uap, yang mengenai substrat di ruang proses, menghasilkan adhesi lapisan. Dalam proses ini, atmosfer vakum memainkan peran khusus karena mencegah kontaminasi pada lapisan yang terbentuk.

• Deposisi busur

  Dalam teknologi PVD ini, busur intensitas tinggi dan arus listrik tegangan rendah diterapkan, menaikkan suhu hingga partikel objektif menyublim, menguap sangat terionisasi di ruang vakum. Partikel terionisasi diarahkan ke substrat dengan menerapkan potensial. Dalam deposisi busur, target dapat bertindak sebagai katoda (busur katoda) atau anoda (busur anodik), tergantung pada sifat dan lapisan yang akan diperoleh. Seperti deposisi sputtering, pelapisan dengan komposisi tertentu dapat dicapai dengan mereaksikan ion target dengan gas reaktif.

• Deposisi ion (e-beam)

  Dalam teknik PVD ini, penguapan target terjadi dengan proses yang sama seperti yang terlihat sebelumnya (sputtering, penguapan termal atau busur listrik). Perbedaannya terletak pada penggunaan pemboman ion inert energi tinggi (umumnya Argon) untuk mengontrol dan memodifikasi lapisan yang diperoleh pada substrat. Karakteristik utama dari teknik ini adalah memungkinkan memperoleh lapisan logam murni tanpa kontaminasi atom.

Keuntungan dan kerugian PVD

Saat ini kami memiliki berbagai teknik untuk mendepositokan pelapis. Masing-masing memiliki aplikasi khusus, dengan kelebihan dan kekurangannya.

Selanjutnya, kami menyajikan keuntungan utama deposisi uap fisik.

• Tidak memerlukan penggunaan reagen kimia atau pembersihan pasca perawatan, sehingga memiliki dampak lingkungan yang sangat rendah.
• PVD dapat diterapkan pada semua jenis bahan anorganik.
• Pelapis yang diperoleh dengan PVD memiliki daya rekat, ketahanan, dan daya tahan yang baik.
• Teknik PVD memungkinkan kontrol yang baik terhadap komposisi dan ketebalan lapisan.

Kerugian utama dari PVD adalah:

• Proses PVD menggunakan peralatan yang kompleks, dengan biaya yang sangat tinggi
• Kecepatan produksi pelapis PVD lambat dibandingkan dengan proses pengendapan pelapisan lainnya.
• Teknik PVD terbatas pada substrat dengan geometri kompleks

Aplikasi PVD

Saat kami memperkenalkan PVD di awal blog ini, ada baiknya menyoroti presisi dan kemurnian yang ditawarkan oleh deposisi uap fisik untuk mendapatkan pelapis. Aplikasi PVD utama yang saat ini digunakan adalah sebagai berikut:

• Lapisan logam untuk menyediakan semikonduktor properti ke substrat yang awalnya tidak.
• Magnetik pelapis film.
• Pelapis untuk dekoratif tujuan, banyak digunakan di area perhiasan.
• Pelapis untuk kaca atau cermin surya, yang berfungsi sebagai optik penghalang interferensi atau reflektif penghalang.
• Lapisan konduktif paladium atau karbon, untuk sampel mikroskop elektron.
• Lapisan kekerasan tinggi dari bahan komposit, tahan aus dan korosi , banyak digunakan untuk peningkatan alat mekanis.

Proyek yang dilakukan dengan teknologi PVD oleh ATRIA

Di bawah ini, kami akan menunjukkan kepada Anda beberapa proyek yang dilakukan oleh tim ATRIA di mana pelapis yang diperoleh digunakan untuk PVD:

• Pengembangan warna emas menggunakan teknologi deposisi uap fisik . Dalam proyek ini, tujuannya adalah untuk mendapatkan nuansa warna emas yang berbeda pada substrat logam. Untuk melaksanakannya, optimasi proses PVD dari target logam yang berbeda dan gas reaktif dilakukan. Seperti yang bisa dilihat di foto, itu diperoleh dari emas yang intens ke emas yang lebih ringan dengan nada merah muda.

• Pengembangan film metalik sebagai penahan korosi . Dalam proyek ini, korosi kami terjadi pada substrat logam yang dilapisi dengan lapisan logam yang berbeda ketika terkena kondisi lingkungan tertentu. Solusi yang diusulkan oleh ATRIA adalah pengembangan lapisan logam inert di bawah kondisi lingkungan ini dan diendapkan melalui PVD. Tujuan dari pelapisan tersebut adalah untuk memberikan ketahanan yang besar terhadap keausan dan korosi

Apakah Anda ingin menerapkan pelapisan dengan deposisi uap fisik di salah satu Proyek Anda? Apakah Anda ingin meningkatkan sifat material Anda melalui teknologi PVD? Hubungi kami!