Tvrdé PVD a Metalizace PVD – rozdíly
Úvodní slovo pro všechny, kteří mají málo času – v tomto článku je napsáno:
- několik slov o technologiích PVD – co to je
- čím se liší tvrdé PVD od vakuové metalizace (také nazývané metalizace PVD) z hlediska procesu
- jaké jsou mezi těmito technologiemi rozdíly z pohledu vlastností
- kterou metodu zvolit, respektive podle čeho se při výběru řídit
Technologie PVD (ang. Physical Vapor Deposition)
Jedná se o metody depozice tenkých vrstev, založené na získávání povlakového materiálu způsobem využívajícím fyzikální jevy. Jednoduše řečeno – páry zdrojového materiálu (nazývaného target) jsou získávány v důsledku působení fyzikálních jevů, jako například:
- odpařování elektrickým obloukem (cathodic arc evaporation – CAE)
- magnetronové rozprašování (magnetron sputtering – MS)
- odporové zahřívání (pro materiály s nízkou teplotou tavení
V rámci technologie PVD můžeme rozlišit různé techniky, přičemž zvlášť důležité je rozlišení podle toho, zda je proces reaktivní nebo nereaktivní.
Více podrobných informací o jednotlivých typech výše uvedených technologií naleznete na záložce Technologie PVD.
Reaktivní a nereaktivní typy PVD – rozdíl z hlediska procesu (důležité!)
V reaktivních procesech probíhá v komoře reakce mezi ionty kovu pocházejícími z rozptylovaného targetu a plynem vháněným do komory (např. dusík, kyslík). V konečném důsledku se na povrchu povlakovaného předmětu (vědecky – substrátu) vytváří keramická vrstva, např. TiN (nitrid titanu), který vzniká v důsledku rozptylováním titanového targetu v plynné atmosféře obsahující dusík.
V nereaktivních procesech nedochází k reakci. Vypařený nebo rozprášený materiál pocházející z targetu je přímo depozitován na povlakovaný komponent. Tak tedy v závislosti na procesu vznikají keramické nebo kovové povlaky s různými vlastnostmi.
A teď to nejdůležitější, co to znamená z hlediska rozdílů mezi PVD metalizací a tvrdým PVD. Tvrdé PVD povlaky jsou keramické povlaky získávané metodou reaktivního nanášení, metodami CAE nebo MS(více po odkazem). Povlaky nanášené metodou vakuové metalizace jsou metalické povlaky, které jsou výsledkem nereaktivního procesu.
Tvrdé PVD povlaky
Reaktivní procesy – CAE a MS
- Mají velmi dobré mechanické vlastnosti a nevyžadují další opracování ani ochranu.
- Jsou prakticky zcela odolné proti korozi a UV záření, protože se jedná o keramické povlaky.
- Reaktivní proces je pomalejší (celkový čas 60–120 minut), avšak je stabilnější. Probíhá ve vysokém vakuu (10-5 MPa)
- Širší rozsah barev, které lze získat.
- Čistý výrobní proces (z celkového hlediska) – prakticky bezodpadový a proekologický.
- Větší čistota a homogenita povlaku.
- Nanášení na plasty je možné, ale nejčastěji je omezenou pouze na polymery odolné vůči zvýšeným teplotám (např. ABS).
- Vysoká tvrdost v kombinaci s nízkým koeficientem tření zajišťuje vysokou odolnost proti opotřebení
Metalizované PVD povlaky
Nereaktivní procesy – metalizace PVD
- Obvykle vyžadují dodatečné ochranné pokrytí bezbarvým lakem.
- Metalické materiály jsou náchylnější ke korozi, proto odolnost výrobku závisí na kvalitě vrstvy laku nebo na čistotě „aplikovaného prostředí“
- Proces metalizace je rychlejší (celkový čas 10-20 minut), prováděný při nižších teplotách a nižším vakuu (10-3 MPa).
- Menší rozsah barev kvůli rychlejšímu procesu a menší možnosti řízení parametrů procesu.
- Ve většině případů je k ochraně povlaku nutné použit lak, což znamená, že výroba je méně ekologická.
- Vzhledem k nižšímu vakuu se během procesu mohou častěji vyskytovat nežádoucí inkluze.
- Vzhledem k nižším teplotám procesu umožňuje povlakování plastů, které jsou méně odolné vůči vysokým teplotám.
- Odolnost proti otěru, která je založena především na odolnosti laku, je nižší než u keramických povlaků.
Tvrdé PVD nebo vakuová metalizace – kterou z metod zvolit?
Nelze jednoznačně a obecně říci, která metoda je lepší – pokud by tomu tak bylo, jedna z nich by na trhu jednoduše neexistovala. Výběr techniky povlakování PVD musí záviset na konkrétním produktu, přesněji řečeno na jeho ceně, použití a cílovém odběrateli. Tyto metody si vzájemně přímo nekonkurují, protože se výrazně liší svými vlastnostmi.
Abychom článek neukončili čistě teoreticky, uvádíme několik příkladů:
- k velkosériové a malosériové výrobě komponentů, které musí splňovat vyšší požadavky na kvalitu a odolnost (například koupelnová armatura, dveřní kování) je využíváno tvrdé PVD
- u velkosériové výroby velmi levných komponentů, které mají být estetické, ale jsou určeny ke krátkodobému nebo jednorázovému použití (např. madla rakví, levné reklamní předměty), je často lepším řešením metalizace.
- Kvalitní elektrospotřebiče nebo vysoce kvalitní výrobky pro každodenní použití, jako jsou například kartáče na vlasy, často obsahují komponenty povlakované tvrdým PVD. Jejich levnější alternativy naopak využívají vakuovou metalizaci+lak
Je tedy nutné rozhodnout na základě vlastností povlaků, ale také s ohledem na výhody a nevýhody jednotlivých procesů, včetně jejich ceny. Vzhledem ke specifikům těchto metod nejde o služby, jejichž ceník by bylo možné jen tak jednoduše zveřejnit na webových stránkách.
Každý produkt vyžaduje individuální cenovou kalkulaci a technickou analýzu. Je nutné určit kvalitativní očekávání, cenová očekávání a také posoudit, zda je vůbec možné nanést povlak požadovaným způsobem.
Waldemar Furman
specialista technologie PVD
Rád to vysvětlím ještě podrobněji a na příkladech
+48 666 721 194 w.furman@coatingfactory.plPokud se nám nepodařilo odpovědět na vaši otázku, napište nám!
Chyba: Kontaktní formulář nebyl nalezen.
PVD a PECVD – znalostní báze týkající se technologie a průmyslového odvětví
Tato znalostní báze má za cíl shromáždit naše autorské články, které se týkají technologií PVD, PECVD a souvisejících témat. Budou zde publikovány výzkumy na povlacích, porovnání s jinými technologiemi a články vysvětlující terminologii a různé typy technologií.
Níže je uveden seznam publikovaných příspěvků:
