Aplicacions de revestiment al buit
Dec 25, 2017| Introducció
El buit és un ambient on la pressió del gas és inferior a l'ambient. Un plasma és un entorn gasós en el qual hi ha suficients ions i electrons perquè hi hagi una conductivitat elèctrica apreciable. El recobriment al buit és la deposició d'una pel·lícula o un recobriment en un entorn de buit (o plasma de baixa pressió). En general, el terme s'aplica als processos que dipositen àtoms (o molècules) d'un en un, com ara deposició de vapor físic (PVD) o processos de deposició de vapor químic a baixa pressió (LP-CVD) o CVD millorat per plasma (PECVD). En els processos de PVD, el material que es diposita prové de la vaporització d'una superfície sòlida o líquida. En els processos de CVD, el material que es diposita procedeix d'una espècie precursora de vapor químic que es descompon per reducció o descomposició tèrmica, sobretot en una superfície calenta.
En alguns casos, el material que es diposita reacciona amb l'entorn gasós o una espècie classificada per formar una pel·lícula d'un material compost com un òxid, un nitruro, un carbur o un carbonitruro. En el processament de CVD, l'ús d'un plasma per fragmentar el precursor de vapor químic en la fase de vapor permet que els processos de descomposició o reducció siguin a temperatures més baixes que amb l'activació tèrmica sola. La PECVD es pot realitzar a pressions tan baixes com les utilitzades en processament PVD (PECVD de baixa pressió, LP-PECVD), on el vapor precursor es descompon principalment en el plasma. En alguns casos, un procés de deposició híbrida de PVD i LP-PECVD s'utilitza per dipositar aliatges, compostos o compostos. Un exemple són els carbonitridos metàl·lics on el carboni prové d'un precursor de vapor químic com l'acetilè; el nitrogen prové d'un gas; i el metall d'evaporació, polvorització o vaporització d'arc de superfície sòlida o líquida.
Recobriments decoratius i decoratius / de desgast
La metal·lització amb finalitats estrictament decoratives és un gran mercat. Les aplicacions varien des de les xarxes de polímers de recobriment -que després es converteixen en usos decoratius com globus i etiquetes- fins a la metal·lització d'articles tridimensionals, com ara trofeus esportius, motlles de zinc i motlles decoratius de polímers modelats i contenidors cosmètics. Sovint, aquests recobriments consisteixen en un recobriment d'alumini reflectant que es diposita sobre una capa de base llisa i posteriorment recoberta amb una laca tenyida per donar a la capa el color i la textura desitjats i també la corrosió i la resistència al desgast.
En algunes aplicacions, a més dels aspectes decoratius del recobriment, es requereix el revestiment per suportar el desgast. Per exemple, el nitrur de titani (TiN) és de color daurat, i el carbonitride de titani (TiC x N y ) pot variar en color d'or a morat a negre depenent de la composició. El nitruro de zirconi (ZrN) té el color de llautó i és molt més resistent al desgast i el raspall que el llautó. Els revestiments decoratius / de desgast s'utilitzen en maquinari de porta, accessoris de plomeria, articles de moda, maquinari marins i altres aplicacions.
Revestiments resistents i resistents al desgast
Els recobriments durs sovint s'anomenen recobriments metal·lúrgics i són un tipus de revestiment tribològic. Els recobriments durs s'utilitzen per augmentar l'eficiència de tall i la vida operativa de les eines de tall i per mantenir les toleràncies dimensionals dels components utilitzats en aplicacions on es pot produir el desgast, com ara motlles d'injecció. A més, els recobriments poden actuar com una barrera de difusió on es generen altes temperatures per moviment entre superfícies o protecció contra la corrosió en ambients agressius. Hi ha diverses classes de materials de recobriment dur. Inclouen: òxids metàl·lics enllaçats iònicament (Al 2 O 3 , ZrO 2 i TiO 2 ), materials enllaçats covalentemente (SiC, carboni boro [B4C], diamant, diamant similar al carboni [DLC], TiC, AlN, CrC, aliatges compostos de carbur mixt, nitruro i carbonitride, i nitruro de bor de cúbic), i alguns aliatges metàl·lics (iterato d'alumini de crom cobalt [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). En alguns casos, els recobriments poden ser capaços de combinar propietats.
Els revestiments durs també s'utilitzen per minimitzar la fatiga-desgast, tal com es troba en rodaments de boles. Els revestiments resistents al desgast també es poden aplicar a superfícies on hi ha càrrega lleugera o periòdica. Per exemple, es dipositen recobriments durs sobre plàstics per millorar la resistència a les ratllades. Les aplicacions són sobre lents de plàstic modelades i sobrepans plàstics d'avió. En alguns casos es poden utilitzar recobriments, com ara SiO 2 o Al 2 O 3 , que es poden aplicar a superfícies ja difícils, com ara vidre, per augmentar la resistència a les ratllades.
Recobriments protectors contra la corrosió
La protecció d'un entorn químic agressiu es pot aconseguir de diverses maneres. La superfície es pot recobrir amb un material inert o amb un material que forma una superfície protectora després de reaccionar amb el medi ambient o amb un material que es retirarà sacrificat per protegir el material subjacent. Tàntal, platí i carboni són inerts en molts entorns químics. Per exemple, els recobriments de carboni s'utilitzen sobre metalls que s'implanten al cos humà per proporcionar compatibilitat. En les peces de la indústria aeroespacial, les peces estan recobertes d'alumini pel procés de depuració de vapors iònics (IVD) de PVD per evitar la corrosió galvànica de materials diferents en contacte.
Els aliatges de crom, alumini, silici i MCrAlY (on M són Ni, Co, Fe) reaccionaran amb oxigen per formar una capa d'òxid de protecció coherent a la superfície. Si els ions metàl·lics (Fe, Cu) es difonguen més ràpidament que l'oxigen a través de l'òxid, es formarà un òxid gruixut a la superfície. Si l'oxigen es difon més ràpidament a través de l'òxid que els ions metàl·lics (Al, Si, Ti, Zr-els "vàlvules"), l'oxidació es produirà a la interfície i es formarà un òxid fi. Els recobriments d'aliatge MCrAlY s'utilitzen com a recobriments protectors en les pales de turbina del motor de l'avió. Els aliatges de cadmi, alumini i al: Zn s'utilitzen com a recobriments sacrificats galvànics sobre acer. El plàstic de buit cadmi ("vac cad") té l'avantatge sobre el cadmi de galvanitzat, ja que no hi ha cap possibilitat de fragilització d'hidrogen d'acer d'alta resistència quan s'utilitza el processament de deposició de buit.