Vakuum örtüyü materialın sərtliyinə təsir edirmi?

Vakuum örtük, səth performansını və funksional xüsusiyyətlərini yaxşılaşdırmaq üçün avtomobil komponentlərində, kəsici alətlərdə, qəliblərdə, elektronikada, dekorativ aparatlarda və digər sənaye sahələrində geniş istifadə olunur. Örtük prosesi zamanı vakuum şəraitində substratın səthinə nazik bir təbəqə çökdürülür və yüksək sərtlik, aşınma müqaviməti, korroziyaya davamlılıq, aşağı sürtünmə və ya dekorativ görünüş kimi spesifik xüsusiyyətlərə malik funksional bir örtük əmələ gətirir.

Tez-tez verilən sual, vakuum örtüyünün özünün substrat materialının sərtliyinə təsir edib-etməyəcəyidir. Cavab mütləq deyil. Əksər tətbiqlərdə vakuum örtüyünün əsas məqsədi substratın həcmli mexaniki xüsusiyyətlərini dəyişdirmək əvəzinə, iş parçasının səth xüsusiyyətlərini dəyişdirməkdir. Lakin, faktiki təsir örtük texnologiyasından, proses temperaturundan, substrat materialından, örtük arxitekturasından və proses parametrlərindən asılıdır.

1. Vakuum örtüyü əsasən səth xüsusiyyətlərini dəyişdirir

PVD (Fiziki Buxar Çöküntüsü), PECVD (Plazma ilə Gücləndirilmiş Kimyəvi Buxar Çöküntüsü) və digər vakuum çöküntü prosesləri kimi vakuum örtük texnologiyaları substrat səthində nazik funksional təbəqə əmələ gətirir.

Materialın qalınlığı boyunca metallurgiya strukturunu və mexaniki xüsusiyyətlərini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirə bilən toplu istilik emalından fərqli olaraq, vakuum örtük ümumiyyətlə yalnız səth təbəqəsinə təsir göstərir. Örtük qalınlığı, tətbiqdən və çökmə prosesindən asılı olaraq, adətən mikrometr və ya submikrometr diapazonunda olur.

Məsələn, TiN, TiCN, CrN, TiAlN və AlTiN kimi sərt PVD örtükləri əsas substratla müqayisədə xeyli yüksək səth sərtliyi və aşınma müqaviməti təmin edə bilər. Lakin bu, bütün substratın sərtliyinin eyni dərəcədə dəyişdirildiyi anlamına gəlmir.

Buna görə də, vakuum örtüyünün sərtliyə təsirini qiymətləndirərkən, substrat sərtliyi ilə örtük sərtliyi arasında fərq qoymaq vacibdir.

2. PVD örtüyü səth sərtliyini artıra bilərmi?

Bir çox tətbiqdə, PVD örtüyü xüsusilə səth sərtliyini artırmaq üçün istifadə olunur.

Katod qövs buxarlanması və maqnetron püskürtmə kimi proseslər nəticəsində çökdürülən sərt örtüklər yüksək sərtliyə və əla aşınma müqavimətinə malik sıx, güclü yapışan örtük sistemləri yarada bilər.

Məsələn, kəsici alətlər üçün sərt PVD örtüyü alət-iş parçası sərhədində aşındırıcı aşınmanı, yapışqan aşınmanı və sürtünməni azalda bilər. Örtük qoruyucu səth təbəqəsi kimi çıxış edir, substrat isə lazımi möhkəmliyi və mexaniki dəstəyi təmin edir.

Buna görə də son performans yalnız örtüyün özünün sərtliyi ilə deyil, həm də aşağıdakıların kombinasiyası ilə müəyyən edilir:

Örtük sərtliyi + örtük yapışması + örtük qalınlığı + substrat sərtliyi + örtük/substrat interfeysi + örtük arxitekturası.

Substrat çox yumşaqdırsa və ya örtük yapışması kifayət deyilsə, çox sərt bir örtük avtomatik olaraq üstün performans təmin etmir.

3. Örtük temperaturu substratın sərtliyinə təsir edəcəkmi?

Vakuum örtüyünün substratın sərtliyinə təsir edib-etmədiyini qiymətləndirərkən bu, ən vacib amillərdən biridir.

Müxtəlif PVD və PECVD prosesləri müxtəlif temperatur diapazonlarında işləyir. Çökmə zamanı substrat plazma, ion bombardmanı, buxarlanma mənbələri və ya digər proses şərtləri tərəfindən yaradılan istilik enerjisinə məruz qalır.

İstilik təsirinə həssas olan materiallar üçün həddindən artıq substrat temperaturu və ya uzun müddətli istilik təsiri orijinal mikrostruktur və mexaniki xüsusiyyətlərə potensial təsir göstərə bilər.

Məsələn, müəyyən bərkidilmiş alət çelikləri mexaniki xüsusiyyətlərini xüsusi söndürmə və temperləmə prosesləri vasitəsilə əldə edir. Əgər örtük temperaturu müvafiq temperləmə temperaturundan əhəmiyyətli dərəcədə artıq olarsa, substratın sərtliyini azalda biləcək temperləmə effektləri ehtimalı var.

Buna görə də, bərkimiş poladlar və digər istiliyə həssas substratlar üçün örtük prosesi materialın istilik emalı şəraitinə və icazə verilən proses temperaturuna uyğun olaraq hazırlanmalıdır.

4. İon Bombardmanı və Səth Modifikasiyası

Bir çox PVD prosesində, substrat çökmədən əvvəl və çökmə zamanı ion bombardmanına məruz qalır.

İon aşındırma və ya plazma təmizlənməsi səth çirkləndiricilərini təmizləyə və substrat səthini aktivləşdirə bilər, bununla da örtük yapışmasını yaxşılaşdırır. Çökmə zamanı nəzarətli ion bombardmanı həmçinin filmin sıxlaşmasına, qalıq gərginliyə, mikrostruktura və örtük yapışmasına təsir göstərə bilər.

Lakin, həddindən artıq ion enerjisi və ya uyğun olmayan proses parametrləri substratın həddindən artıq istiləşməsi, səthin zədələnməsi və ya qalıq gərginliyin artması kimi arzuolunmaz təsirlərə səbəb ola bilər.

Buna görə də, qərəz gərginliyi, qövs cərəyanı, boşalma gücü, işçi təzyiqi, substratın temperaturu və çökmə sürəti kimi parametrlər substrat materialına və örtük sisteminə uyğun olaraq düzgün idarə olunmalıdır.

5. Örtük Sərtliyi Substrat Sərtliyindən Fərqlidir

Geniş yayılmış bir yanlış təsəvvür, iş parçasının səthinə sərt bir örtük çəkildiyi üçün "sərtləşməsi"dir.

Əslində, vakuum örtüyü ümumiyyətlə sərt bir səth təbəqəsi yaradır, substratın həcm sərtliyi isə əsasən onun orijinal material vəziyyəti və istilik emalı ilə müəyyən edilir.

Məsələn, karbid kəsici alət nisbətən sərt substrata və daha da sərt PVD örtüyə malik ola bilər. Örtük səthin aşınma müqavimətini və triboloji göstəricilərini yaxşılaşdırır, karbid substratı isə struktur möhkəmliyi və sərtliyi təmin edir.

Eynilə, bərkimiş polad komponentləri üçün, çökmə temperaturu müvafiq proses pəncərəsi daxilində qalması şərtilə, PVD örtüyü, əsas poladın sərtliyini əsaslı şəkildə dəyişdirmədən daha sərt və aşınmaya davamlı bir səth təmin edə bilər.

6. Vakuum örtüyünün substratın sərtliyinə təsir etməsinin qarşısını necə almaq olar

Substratın orijinal mexaniki xüsusiyyətlərini qorumaq üçün örtük prosesi materiala və tətbiq sahəsinə uyğun olaraq optimallaşdırılmalıdır.

Əvvəlcə, örtükdən əvvəl substrat materialı və istilik müalicəsi vəziyyəti təsdiqlənməlidir. Müxtəlif dərəcəli alət poladı, paslanmayan polad, karbid, alüminium ərintiləri və digər materialların fərqli istilik limitləri var.

İkincisi, örtük temperaturu müvafiq diapazonda idarə olunmalıdır. İstiliyə həssas materiallar üçün aşağı temperaturlu PVD və ya digər uyğun çökmə prosesi seçilə bilər.

Üçüncüsü, həddindən artıq istilik və ya ion bombardmanı təsirləri olmadan tələb olunan örtük performansına nail olmaq üçün qərəz gərginliyi, ion enerjisi, plazma sıxlığı, çökmə sürəti, işləmə təzyiqi və proses müddəti kimi proses parametrləri optimallaşdırılmalıdır.

Nəhayət, örtüklü hissələr tətbiqdən asılı olaraq mikrosərtlik testi, örtük yapışma testi, aşınma testi, səth pürüzlülüyünün ölçülməsi və metalloqrafik analiz daxil olmaqla müvafiq testlər vasitəsilə qiymətləndirilməlidir.

7. Nəticə

Beləliklə, vakuum örtüyü materialın sərtliyinə təsir edirmi?

Ümumiyyətlə, vakuum örtük əsasən səth mühəndisliyi prosesidir və materialın həcm sərtliyini əhəmiyyətli dərəcədə dəyişdirmək əvəzinə, onun səth xüsusiyyətlərini dəyişdirmək üçün nəzərdə tutulub. Sərt PVD örtükləri substratın mexaniki xüsusiyyətlərini qoruyarkən səth sərtliyini, aşınma müqavimətini, sürtünmə davranışını, korroziyaya davamlılığı və xidmət müddətini əhəmiyyətli dərəcədə yaxşılaşdıra bilər.

Lakin, örtük prosesi, xüsusən də istiliklə işlənmiş poladlar və digər temperatur həssas materiallar üçün həddindən artıq istilik təsirinə və ya uyğun olmayan ion bombardmanına məruz qalma halında, substratın orijinal sərtliyinə potensial olaraq təsir göstərə bilər.

Buna görə də, uyğun vakuum çökdürmə texnologiyasını, örtük materialını, substratın temperaturunu, ion bombardmanı şəraitini və proses parametrlərini seçmək vacibdir.

Düzgün proses pəncərəsi və avadanlıq konfiqurasiyası ilə vakuum örtük yüksək səth sərtliyi, güclü örtük yapışması, əla aşınma müqaviməti və sabit substrat xüsusiyyətlərinin istənilən kombinasiyasına nail ola bilər və tələbkar sənaye tətbiqləri üçün effektiv səth mühəndisliyi həlli təmin edir.

-Bu məqalə dərc olunub vakuum örtük avadanlığı istehsalçısıZhenhua Tozsoran