Applications de revêtement sous vide
Dec 25, 2017| introduction
Le vide est un environnement où la pression du gaz est inférieure à la température ambiante. Un plasma est un environnement gazeux dans lequel il y a suffisamment d'ions et d'électrons pour qu'il y ait une conductivité électrique appréciable. Le revêtement sous vide est le dépôt d'un film ou d'un revêtement dans un environnement sous vide (ou plasma à basse pression). Généralement, le terme est appliqué à des processus qui déposent des atomes (ou molécules) un par un tels que les processus de dépôt physique en phase vapeur (PVD) ou de dépôt chimique en phase vapeur basse pression (CV-CVD) ou CVD plasma-amélioré (PECVD). Dans les procédés PVD, le matériau déposé provient de la vaporisation d'une surface solide ou liquide. Dans les procédés CVD, le matériau déposé provient d'une espèce de précurseur de vapeur chimique qui est décomposée par réduction ou décomposition thermique - principalement sur une surface chaude.
Dans certains cas, le matériau déposé réagit avec l'environnement gazeux ou une espèce codée pour former un film d'un matériau composé tel qu'un oxyde, un nitrure, un carbure ou un carbonitrure. Dans le traitement CVD, l'utilisation d'un plasma pour fragmenter le précurseur de vapeur chimique dans la phase vapeur permet aux processus de décomposition ou de réduction de se dérouler à des températures plus basses qu'avec l'activation thermique seule. Le PECVD peut être réalisé à des pressions aussi faibles que celles utilisées dans le traitement PVD (PECVD basse pression, LP-PECVD), où la vapeur précurseur est décomposée principalement dans le plasma. Dans certains cas, un procédé de dépôt hybride de PVD et de LP-PECVD est utilisé pour déposer des alliages, des composites ou des composés. Un exemple est les carbonitrures métalliques dans lesquels le carbone provient d'un précurseur de vapeur chimique tel que l'acétylène; l'azote provient d'un gaz; et le métal provenant de l'évaporation, de la pulvérisation ou de la vaporisation en arc d'une surface solide ou liquide.
Décoratif et décoratif / Revêtements d'usure
La métallisation à des fins strictement décoratives est un marché important. Les applications vont des couches de polymère de revêtement - qui sont ensuite converties en utilisations décoratives telles que des ballons et des étiquettes - à la métallisation d'articles tridimensionnels, tels que des trophées sportifs, des moulages en zinc moulés sous pression et des conteneurs cosmétiques. Souvent, ces revêtements consistent en un revêtement d'aluminium réfléchissant qui est déposé sur une couche de base lisse, puis revêtu d'une laque teinte pour donner au revêtement la couleur et la texture désirées ainsi que la résistance à la corrosion et à l'usure.
Dans certaines applications, en plus des aspects décoratifs du revêtement, le revêtement doit résister à l'usure. Par exemple, le nitrure de titane (TiN) est de couleur or, et le carbonitrure de titane (TiC x N y ) peut varier de couleur de l'or au violet au noir selon la composition. Le nitrure de zirconium (ZrN) a la couleur du laiton et est beaucoup plus résistant à l'usure et aux rayures que le laiton. Des enduits décoratifs / d'usure sont utilisés sur la quincaillerie de porte, les appareils de plomberie, les articles de mode, la quincaillerie marine et d'autres applications similaires.
Revêtements durs et résistants à l'usure
Les revêtements durs sont souvent appelés revêtements métallurgiques et sont un type de revêtement tribologique. Les revêtements durs sont utilisés pour augmenter l'efficacité de coupe et la durée de vie des outils de coupe et pour maintenir les tolérances dimensionnelles des composants utilisés dans des applications où l'usure peut se produire, comme les moules d'injection. En outre, les revêtements peuvent agir comme une barrière de diffusion où les températures élevées sont générées par le mouvement entre les surfaces ou la protection contre la corrosion dans des environnements agressifs. Il existe différentes classes de matériaux de revêtement durs. Ils comprennent: des oxydes de métaux liés de manière ionique (Al 2 O 3 , ZrO 2 et TiO 2 ), des matériaux liés de manière covalente (SiC, carbone de bore [B4C], diamant, carbone de type diamant [DLC], TiC, AlN, CrC, carbures mixtes, nitrures et carbonitrures, et nitrure de bore cubique), et certains alliages métalliques (cobalt chrome aluminium yttrium [CoCrAlY], NiAl, NiCrBSi). Dans certains cas, les revêtements peuvent être stratifiés pour combiner les propriétés.
Des revêtements durs sont également utilisés pour minimiser l'usure par fatigue, comme c'est le cas dans les roulements à billes. Des revêtements résistants à l'usure peuvent également être appliqués sur des surfaces où il y a une charge légère ou périodique. Par exemple, des revêtements durs sont déposés sur des plastiques pour améliorer la résistance aux rayures. Les applications sont sur des lentilles en plastique moulé et des auvents en plastique d'avion. Dans certains cas, des revêtements d'usure, tels que SiO 2 ou Al 2 O 3 , peuvent être appliqués sur des surfaces déjà dures, telles que du verre, pour augmenter la résistance aux rayures.
Revêtements protecteurs contre la corrosion
La protection contre un environnement chimique agressif peut être accomplie de plusieurs façons. La surface peut être revêtue d'un matériau inerte ou d'un matériau qui forme une surface protectrice après avoir réagi avec l'environnement ou avec un matériau qui sera sacrifié pour protéger le matériau sous-jacent. Le tantale, le platine et le carbone sont inertes dans de nombreux environnements chimiques. Par exemple, des revêtements de carbone sont utilisés sur des métaux qui sont implantés dans le corps humain pour assurer la compatibilité. Dans l'industrie aérospatiale, les pièces sont revêtues d'aluminium par le procédé PVD de dépôt en phase vapeur (IVD) de manière à empêcher la corrosion galvanique de matériaux dissemblables en contact.
Le chrome, l'aluminium, le silicium et les alliages MCrAlY (où M est Ni, Co, Fe) vont réagir avec l'oxygène pour former une couche d'oxyde protectrice cohérente sur la surface. Si les ions métalliques (Fe, Cu) diffusent plus rapidement que l'oxygène à travers l'oxyde, un oxyde épais se formera à la surface. Si l'oxygène diffuse plus rapidement à travers l'oxyde que les ions métalliques (Al, Si, Ti, Zr - les métaux "valvulaires"), l'oxydation se produira à l'interface et un oxyde mince se formera. Les revêtements d'alliage MCrAlY sont utilisés comme revêtements de protection sur les aubes de turbine de moteurs d'avions. Le cadmium, l'aluminium et les alliages Al: Zn sont utilisés comme revêtements sacrificiels galvaniques sur l'acier. Le placage au cadmium sous vide ("vac cad") a l'avantage sur le cadmium électrolytique en ce qu'il n'y a pas de possibilité de fragilisation par l'hydrogène de l'acier à haute résistance lorsque le traitement par dépôt sous vide est utilisé.