Systèmes de contrôle de la température des revêtements PVD (Physical Vapor Deposition)

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Introduction à la PVD

Le dépôt en phase vapeur (PVD) fait référence à l'utilisation de la technologie de décharge d'arc à basse tension et à haute intensité dans des conditions de vide. Elle utilise la décharge de gaz pour évaporer la cible et ioniser les substances et les gaz évaporés. Il utilise l'accélération du champ électrique pour ioniser les substances évaporées et leurs réactions. Le produit est déposé sur la pièce.

Développement de la technologie PVD

La technologie PVD est apparue à la fin des années 1970. Les films préparés présentent les avantages d'une grande dureté, d'un faible coefficient de frottement, d'une bonne résistance à l'usure et d'une bonne stabilité chimique. La première application réussie dans le domaine des outils de coupe en acier à grande vitesse a attiré l'attention des industries manufacturières du monde entier. Tout en développant des équipements de revêtement de haute performance et de haute fiabilité, les gens ont également mené des recherches plus approfondies sur les revêtements des outils de coupe en carbure cémenté et en céramique. Comparé au procédé CVD, le procédé PVD a une température de traitement basse et n'a pas d'effet sur la résistance à la flexion du matériau de l'outil en dessous de 600°C. L'état de contrainte interne du film est une contrainte de compression, qui convient mieux au revêtement d'outils en carbure complexes et de précision ; le procédé PVD n'a pas d'impact négatif sur l'environnement et s'inscrit dans l'orientation de développement de la fabrication écologique moderne. À l'heure actuelle, la technologie de revêtement PVD est largement utilisée pour le revêtement des fraises en carbure, des forets, des forets étagés, des forets pour trous d'huile, des alésoirs, des tarauds, des plaquettes de fraisage indexables, des outils de forme spéciale, des outils de soudage, etc. La technologie PVD améliore non seulement la force d'adhérence entre le film et le matériau de base de l'outil, mais la composition du revêtement a également évolué, passant de la première génération TiN à TiC, TiCN, ZrN, CrN, MoS2, TiAlN, TiAlCN, TiN-AlN, CNx, DLC et ta- C et à d'autres revêtements multicomposites.

Technologie PVD pour le revêtement

Arc cathodique magnétron amélioré : la technologie de l'arc cathodique utilise une faible tension et un courant élevé pour ioniser la cible dans des conditions de vide, complétant ainsi le dépôt de matériaux en couches minces. L'arc cathodique magnétron amélioré utilise l'effet combiné des champs électromagnétiques pour contrôler efficacement l'arc sur la surface de la cible, ce qui se traduit par un taux d'ionisation plus élevé du matériau et une meilleure performance du film.

Arc cathodique filtré : L'arc cathodique filtré (FCA) est équipé d'un système de filtration électromagnétique efficace, capable de filtrer les particules macroscopiques et les amas d'ions dans le plasma généré par la source d'ions. Le taux d'ionisation des particules déposées après la filtration magnétique est de 100%. Le film préparé est donc très dense, lisse, il présente une bonne résistance à la corrosion et une forte force d'adhérence avec le corps.

Pulvérisation magnétron : Dans un environnement sous vide, sous l'action combinée d'une tension et d'un champ magnétique, la cible est bombardée par des ions de gaz inertes, ce qui provoque l'éjection de la cible sous forme d'ions, d'atomes ou de molécules et son dépôt sur le substrat. En fonction de la source d'énergie d'ionisation utilisée, des matériaux conducteurs et non conducteurs peuvent être pulvérisés comme cibles.

Faisceau d'ions DLC : Le gaz d'hydrocarbure est ionisé en plasma dans la source d'ions. Sous l'action combinée du champ électromagnétique, la source d'ions libère des ions carbone. L'énergie du faisceau d'ions est contrôlée en ajustant la tension appliquée au plasma. Un faisceau d'ions hydrocarbures est dirigé sur le substrat et la vitesse de dépôt est proportionnelle à la densité du courant ionique. La source de faisceau d'ions du revêtement par arc en étoile utilise une tension élevée, de sorte que l'énergie des ions est plus importante, ce qui permet au film et au substrat d'avoir une bonne force d'adhérence ; le courant d'ions est plus important, ce qui accélère la vitesse de dépôt du film DLC. Le principal avantage de la technologie du faisceau d'ions est qu'elle permet de déposer des structures ultrafines et multicouches, que la précision du contrôle du processus peut atteindre plusieurs angströms et qu'elle peut minimiser les défauts causés par la contamination par les particules au cours du processus.

Contrôle de la température du processus de revêtement PVD

Au cours du processus de revêtement PVD, des vapeurs métalliques ou des ions produits par évaporation ou pulvérisation du matériau sont déposés sur la surface du substrat. Le choix de la température a un impact significatif sur la qualité et les performances du revêtement. D'une manière générale, des températures plus élevées permettent d'améliorer la densité et la force d'adhérence du revêtement, mais des températures trop élevées peuvent entraîner une déformation de la surface ou une oxydation du substrat, réduisant ainsi l'adhérence et la qualité du revêtement.

Le choix de la température du procédé de revêtement PVD doit être déterminé en fonction des caractéristiques du matériau de revêtement et du substrat. Pour les matériaux de revêtement courants tels que l'or, l'argent, l'aluminium, l'or, etc., la température générale du processus est comprise entre 150°C et 500°C. Dans cette fourchette, il est possible d'obtenir une meilleure structure et de meilleures performances du revêtement. Toutefois, pour certains matériaux de revêtement ou substrats spéciaux, des températures plus élevées ou plus basses peuvent être nécessaires.

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