물리적 증착(PVD)

재료에 코팅을 적용하는 것은 특성을 개선하기 위해 업계에서 가장 많이 사용되는 전략 중 하나입니다. 코팅 증착 , 마찰학적 관점에서 미학적 관점에 이르기까지 재료의 광범위한 특성을 개선할 수 있습니다.

오늘 블로그에서는 코팅 적용에 큰 잠재력을 가진 기술을 소개합니다. 이 기술은 물리적 기상 증착(PVD)입니다. .

물리적 기상 증착 또는 PVD란 무엇입니까?

물리 기상 증착(PVD)의 기원 전기, 자기 및 기체 상태의 화학 지식의 조합에서 발생합니다.

물리적 기상 증착의 개념은 진공 분위기에서 도포되는 코팅이 증가하면서 생겨났습니다. 이 기간 동안 증기 상태에서의 화학 반응, 열 증발 및 에너지원의 제어가 관련된 스퍼터링 또는 플라즈마와 같은 기술의 다양한 개발이 수행되었습니다.

PVD 기술은 박막 증착이 물질의 표면에 발생하여 기판에서 원자 단위로 성장하는 과정입니다. . 증기의 물리적 증착은 물리적-열적 충돌 과정으로 구성됩니다. 타겟이라고 하는 증착될 물질을 원자 입자로 변환하는 것은 진공 분위기를 통해 기체 플라즈마 상태의 기판으로 향하게 되며, 투영된 원자의 응축에 의해 물리적 코팅을 생성합니다.

PVD에 의해 증착된 코팅은 얇은 두께를 갖는 경향이 있으며, 원자층(10옹스트롬(Å) 미만에서 0.1나노미터(nm))에서 수 마이크론(모발 섬유의 두께)의 코팅에 이르기까지 다양합니다.

가장 많이 사용되는 PVD 기술은 무엇입니까?

최종적으로 기판의 코팅을 구성하는 타겟의 증발 및 이온화 과정이 본질적으로 항상 물리적이라는 사실에도 불구하고(따라서 물리 기상 증착의 이름) PVD를 사용하는 다양한 기술이 있습니다. 신청. 코팅.

가장 중요하고 널리 사용되는 PVD 기술은 다음과 같습니다.

음극 증착 또는 스퍼터링

이러한 유형의 PVD 기술에서 플라즈마에 의한 이온의 가속은 이러한 이온이 대물렌즈의 표면과 충돌하여 입자가 방출되도록 합니다. 이온은 운동 에너지를 표적 표면으로 전달하고 기화합니다. 이러한 유형의 PVD는 타겟이 플라즈마에 존재하는 가스와 반응할 때 발생하는 화합물의 증착을 허용하는 것이 특징입니다. 가장 특징적인 예는 티타늄 질화물(TiN)의 증착으로, 존재하는 가스는 질소이고 타겟은 티타늄이며 둘 다 반응하여 TiN 코팅을 생성합니다.

열 증발

이러한 유형의 PVD 방법론은 대상이 진공 가열 프로세스를 통해 증발하고 증기 흐름을 형성하여 프로세스 챔버의 기판에 부딪혀 코팅이 접착된다는 사실이 특징입니다. 이 과정에서 진공 분위기는 형성된 코팅의 오염을 방지하는 특별한 역할을 합니다.

아크 증착

이 PVD 기술에서는 고강도 및 저전압 전류의 아크가 적용되어 목표 입자가 승화될 때까지 온도를 높이고 진공 챔버에서 고도로 이온화되어 증발합니다. 이온화된 입자는 전위를 적용하여 기판으로 향하게 됩니다. 아크 증착에서 타겟은 특성과 얻을 코팅에 따라 음극(음극 아크) 또는 양극(양극 아크)으로 작용할 수 있습니다. 스퍼터링 증착과 마찬가지로 특정 조성의 코팅은 타겟 이온을 반응성 가스와 반응시켜 얻을 수 있습니다.

이온 증착(전자빔)

이 PVD 기술에서 타겟의 증발은 이전에 본 것과 동일한 프로세스(스퍼터링, 열 증발 또는 전기 아크)로 발생합니다. 차이점은 기판에서 얻은 코팅을 제어하고 수정하기 위해 고에너지 불활성 이온 충격(일반적으로 아르곤)을 사용하는 데 있습니다. 이 기술의 주요 특징은 원자 오염 없이 순수한 금속 코팅을 얻을 수 있다는 것입니다.

PVD의 장점과 단점

오늘날 우리는 코팅을 증착하기 위한 광범위한 기술을 보유하고 있습니다. 각각의 장단점이 있는 특정 응용 프로그램이 있습니다.

다음으로 주요 장점을 제시합니다. 물리적 기상 증착의.

화학시약이나 후처리 세척이 필요없어 환경에 미치는 영향이 매우 적습니다.
PVD는 모든 유형의 무기 재료에 적용할 수 있습니다.
PVD 코팅은 접착력, 저항력, 내구성이 뛰어납니다.
PVD 기술을 사용하면 코팅의 구성과 두께를 효과적으로 제어할 수 있습니다.

주요 단점 PVD는 다음과 같습니다.

PVD 공정은 매우 높은 비용과 함께 복잡한 장비를 사용합니다.
PVD 코팅의 생산 속도는 다른 코팅 증착 공정에 비해 느립니다.
PVD 기술은 복잡한 형상을 가진 기판에서 제한됩니다.

PVD 애플리케이션

이 블로그의 시작 부분에서 PVD를 소개했듯이 코팅을 얻기 위해 물리적 기상 증착이 제공하는 정밀도와 순도를 강조할 가치가 있습니다. 현재 사용 중인 주요 PVD 애플리케이션은 다음과 같습니다.

반도체를 제공하는 금속 코팅 처음에는 그렇지 않은 기질에 대한 속성입니다.
자기 필름 코팅.
장식용 코팅 보석 분야에서 널리 사용되는 목적.
광학 역할을 하는 태양광 안경 또는 거울용 코팅 간섭 장벽 또는 반사 장벽.
전자현미경 샘플용 팔라듐 또는 탄소의 전도층
복합 재료의 고경도 코팅,내마모성 및 부식 , 기계 도구의 개선에 널리 사용됩니다.

ATRIA에서 PVD 기술로 수행한 프로젝트

아래에서는 획득한 코팅이 PVD에 사용된 ATRIA 팀에서 수행한 프로젝트 중 일부를 보여드리겠습니다.

물리증착기술을 이용한 황금색 개발 . 이 프로젝트의 목적은 금속 기질에 다양한 황금색 음영을 얻는 것이었습니다. 이를 수행하기 위해 다양한 금속 타겟 및 반응성 가스의 PVD 프로세스 최적화가 수행되었습니다. 사진에서 보시다시피 인텐스 골드부터 핑크 톤의 라이트 골드까지 다양하게 연출되었습니다.

부식 방지용 금속 필름 개발 . 이 프로젝트에서 우리의 부식은 특정 환경 조건에 노출되었을 때 다른 금속 층으로 코팅된 금속 기판에서 발생했습니다. ATRIA가 제안한 솔루션은 이러한 환경 조건에서 비활성 금속 코팅을 개발하고 PVD를 사용하여 증착하는 것이었습니다. 상기 코팅의 목적은 마모 및 부식에 대한 우수한 내성을 제공하는 것입니다.