Công nghệ lắng đọng hơi vật lý là các phương pháp xi mạ lắng đọng vật liệu trong môi trường chân không và được sử dụng để sản xuất màng mỏng và lớp phủ. PVD là một quá trình trong đó vật liệu chuyển từ thể rắn sang thể hơi và sau đó kết hợp trở lại thể rắn dưới dạng một lớp phim mỏng ngưng tụ trên bề mặt mẫu. PVD được sử dụng trong sản xuất các mặt hàng phủ một lớp mỏng vật liệu cho các chức năng cơ học, quang học, hóa học hoặc điện tử (Hình 15).
Hình 15: Mạ PVD trong trang trí
Trong quy trình xi mạ chân không PVD, một dòng điện cường độ cao hình thành trên bề mặt vật liệu nguồn làm bay hơi nhanh chóng các ion kim loại. Những ion kim loại sẽ di chuyển đến bề mặt mẫu xi trong môi trường chân không và hòa trộn với các loại khí phản ứng để hình thành một lớp xi mỏng trên bề mặt mẫu. Quá trình ion hóa ảnh hưởng đáng kể lên tính chất màng xi và độ bám dính.
Quá trình PVD sử dụng môi trường chân không, vật liệu nguồn bia, nhiệt độ, điện thế và khí phản ứng như ni-tơ để tạo lớp xi trên bề mặt mẫu. Buồng chân không được hút sạch khí và nung nóng từ 100 đến 600º C. Một lượng khí nhỏ được phun vào buồng chân không một cách chính xác. Những vật liệu nguồn và khí phản ứng khác nhau sẽ tạo ra những lớp xi khác nhau với tính chất khác biệt.
Các ứng dụng bao gồm thiết bị bán dẫn như tấm pin mặt trời màng mỏng, lớp màng nhôm để đóng gói thực phẩm và khí cầu, và các dụng cụ cắt gọt gia công kim loại. Bên cạnh các công cụ công nghiệp, các linh kiện thiết bị công nghệ cao cũng được áp dụng đặc biệt trong nghiên cứu khoa học.Các lớp phủ công nghiệp thông dụng do áp dụng PVD là TiN, ZrN, TiC, CrC, CrN, TiAlN.
Ƣu điểm của công nghệ mạ chân không PVD
Lớp phủ Titanium được tạo ra bởi công nghệ PVD cứng hơn và chống ăn mòn tốt hơn so với lớp phủ được tạo ra bởi quá trình mạ điện. Lớp phủ Titanium có thể chịu nhiệt độ cao và chịu va đập tốt, chống mài mòn tuyệt vời và rất bền nên hầu như không bao giờ cần phủ thêm lớp bảo vệ nào khác (Hình 16).
Có khả năng áp dụng trên hầu hết các loại vật liệu vô cơ và một số vật liệu hữu cơ.
Thân thiện với môi trường hơn so với các quy trình xi mạ truyền thống như mạ điện và sơn vì không có chất thải trước và sau quá trình.
Có thể sử dụng nhiều kỹ thuật để tạo ra lớp xi mạ nhất định.
Nhiệt độ xi mạ thấp: hệ thống PVD vận hành ở nhiệt độ thấp, từ 200 đến 450º C, trong buồng chân không, điều này có thể cung cấp lớp xi trên nhiều loại vật liệu như nhựa dẻo, thủy tinh, ceramic.
Nhƣợc điểm của công nghệ mạ chân không PVD
Yêu cầu quy trình rửa sạch bề mặt sản phẩm xi mạ rất khắt khe.
Lớp phủ khó vào sâu bên trong một số mẫu có hình dáng phức tạp. Tuy nhiên có những phương pháp cho phép phủ đầy đủ các hình học phức tạp.
Một số công nghệ PVD thường hoạt động ở nhiệt độ và chân không rất cao, đòi hỏi sự chú ý đặc biệt của nhân viên điều hành và cần một hệ thống nước làm mát để tiêu tan nhiệt lớn.
I.2.5. PHUN PHỦ KIM LOẠI 1. Khái niệm chung 1. Khái niệm chung
Phun phủ kim loại là công nghệ không thể thiếu trong các lĩnh vực kim loại, luyện kim; điện – điện tử, cơ khí.…Mục đích sử dụng của công nghệ này là bảo vệ chống gỉ ở các môi trường khí quyển, môi trường nước, tạo các lớp phủ có khả năng làm việc trong các điều kiện kỹ thuật đặc biệt như nhiệt độ cao, chịu ma sát, sửa chữa các khuyết tật của vật đúc hoặc các khuyết tật xuất hiện khi gia công cơ khí, tạo các lớp bảo vệ và trang trí cho các công trình mỹ thuật.