Описание аппаратных машин для нанесения PVD-покрытия: дуга, напыление, цвета и выбор

Аппаратные машины для нанесения PVD-покрытия: процесс, обработка и решение о хорошей покупке

Золото на дверной ручке, бронза на душевой колонне и розовое золото на петлях теперь редко выходят из гальванической ванны — они выходят из вакуумной камеры. В этом руководстве объясняется, как аппаратная машина для нанесения PVD-покрытия создает такое покрытие и какой метод подходит для какого продукта.

Прогуляйтесь по заводу по производству металлоизделий, который модернизировал обработку поверхности, и вы увидите, что картина повторяется по всей отрасли: линии мокрой гальваники заменяются или дополняются физическим осаждением из паровой фазы. Причины практические. Пленка PVD растет из паров металла практически в полном вакууме, поэтому не требуется обработка кислотной ванной и нет хромсодержащих сточных вод, а сама пленка тверже — нитрид титана достигает примерно 2300 HV против примерно 800 HV для твердого хрома — и сохраняет свой цвет при истирании гораздо дольше.

Краткая версия для тех, кто указывает оборудование: Многодуговое ионное осаждение — рабочая лошадка для декоративной фурнитуры в тонах золота, шампанского и бронзы; магнетронное напыление побеждает там, где имеют значение гладкие, однородные черные, серые или хромированные пленки; гибридные камеры предназначены для смешанных партий премиум-класса. Все остальное — фиксация, время цикла, дисциплина очистки, расходные материалы — решает, выживет ли этот ответ при контакте с вашими реальными деталями.

Внутри камеры: что на самом деле делает машина

Все аппаратные устройства для нанесения PVD-покрытия имеют один скелет. Камера откачивается до базового уровня высокого вакуума, аргон вводится и ионизируется, а материал покрытия попадает в эту плазму — испаряется катодной дугой, выбивается из мишени путем распыления или испаряется из нити накала. Напряжение смещения приводит к попаданию ионов металлов в детали, где они конденсируются в плотную пленку толщиной обычно от 0,3 до 1,5 микрометра. Химически активные газы управляют химией: азот над титаном дает золотистый TiN, ацетилен способствует образованию черных карбидов, а кислород обеспечивает оксидные оттенки и слои, защищающие от отпечатков пальцев.

Перед этим происходит короткая стадия ионного травления, которая бомбардирует каждую деталь энергичными частицами, чтобы удалить последний молекулярный слой загрязнения и активировать поверхность. Это похоже на паузу в цикле; именно этот шаг делает фильм прилипшим.

Для смешанных декоративных партий — ручек, петель, замков, табличек, накладок в стиле ремешка для часов — специально созданные машины комплектуют источники дуги, вращающиеся стойки и источник смещения именно для этого рабочего процесса. Представительной конфигурацией этого класса является машина ниже.

Вакуумная лакировочная машина для украшения оборудования PVD Специально созданная машина для дугового PVD-покрытия, сочетающая в себе источники дуги, вращающиеся стойки и подачу смещения для смешанных декоративных партий, таких как ручки, петли, замки и таблички с именами, где пленки с высокой ионизацией обеспечивают прочную адгезию к латуни и цинковым сплавам. Посмотреть продукт →

Три маршрута процесса и где выигрывает каждый

Катодное многодуговое ионное покрытие

Пятна дуги, проносящиеся по мишени из титана, циркония или хрома, испаряют материал с высокой долей ионизации, обычно составляющей 60–90 процентов. Благодаря этому ионному потоку пленки дуги так прочно захватывают латунь, нержавеющую сталь и цинковый сплав и почему две или три партии за смену вполне реальны. Компромиссом являются микрокапли: крошечные узелки, выбрасываемые из пятна дуги, могут оставлять следы на зеркально отполированных поверхностях, поэтому видимым поверхностям могут потребоваться настроенные параметры или нанесение сглаживающего напыленного слоя сверху.

Магнетронное распыление

При распылении атомы мишени выбрасываются ионами аргона при более низкой температуре и без капель. Пленки получаются более гладкими, плотными, и их легче удерживать внутри плотного цветового окна — именно поэтому фурнитура премиум-класса черного цвета, цвета бронзы и хрома, а также большинство верхних покрытий, не оставляющих отпечатков пальцев, напыляются. Цена — более медленная скорость осаждения и более строгий контроль целевого отравления при прохождении химически активных газов.

Для глубоко-черной отделки, которая так широко используется в программах отделки и отделки смесителей, обычным решением является специальная линия напыления:

Машина для нанесения покрытия темно-черного PVD Специальная линия напыления для глубокой черной отделки водопроводной арматуры и отделки, использующая осаждение под действием магнитного поля и вращение подложки для достижения равномерного и стабильного черного покрытия на видимых поверхностях. Посмотреть продукт →

Термическое испарение

Испарение остается экономичным способом металлизации алюминия на пластиковых накладках, косметических колпачках и корпусах отражателей, где лак защищает пленку мягкого металла, а не пленку, которая сама по себе изнашивается.

Цвет, текстура и вопрос защиты от отпечатков пальцев

Цвет в PVD — это скорее химия, чем краситель. Титан, содержащийся в азоте, находится в диапазоне золота; нитрид циркония смещается в сторону шампанского; регулировка потока газа и смещения изменяет оттенок от бледно-золотого через розовое золото до бронзового. Хром с ацетиленом дает черный и темно-серый цвета, а оксидные пленки, легированные кислородом, дают синий цвет и тонкую переливчатость. Поскольку цвет представляет собой само соединение, оно не может растекаться, отслаиваться или тускнеть, как это в конечном итоге происходит с тонированным лаком, нанесенным на гальваническое покрытие.

• Золото, шампанское, розовое золото и бронза для ручек, замков и мебельной фурнитуры.
• Глубокий черный цвет и бронза для душевых систем, смесителей и отделки бытовой техники.
• Хромированное серебро для отливок под давлением из цинка и пластиковых подложек.
• Серый и черный цвет с защитой от отпечатков пальцев для поверхностей, к которым часто прикасаются

Защита от отпечатков пальцев заслуживает отдельной строки в спецификации. К фурнитуре постоянно прикасаются, а жир кожи меняет вид яркой пленки задолго до износа. Напыленные слои AF, часто в сочетании с гидрофобным верхним покрытием, сохраняют ручки и изливы чистыми между стирками, и розничные покупатели все чаще запрашивают эту услугу по названию.

Смесители, душевые колонны и трапы в полу отвечают всем этим требованиям одновременно: постоянное намокание, воздействие моющих средств, полностью видимые поверхности и тяжелая ежедневная эксплуатация. Обычно они наносятся на отдельной линии.

Система вакуумного покрытия PVD для украшения сантехнических изделий Специальная линия PVD для смесителей, душевых колонн и напольных трапов, которые подвергаются постоянному намоканию, воздействию моющих средств и ежедневному обращению, с контролируемым осаждением и конструкцией крепления, обеспечивающей равномерное покрытие полностью видимых поверхностей. Посмотреть продукт →

Цвет, ручка продается в автосалоне. Благодаря адгезии и отпечаткам пальцев он будет выглядеть проданным шесть месяцев спустя — судите о цене покрытия по протоколам испытаний, а не по цветному вентилятору.

Приспособления, размер партии и время цикла

Декоративная фурнитура — это серийный бизнес, и стойка имеет почти такое же значение, как и источник питания. Листы шарниров, винты и пластины для значков вращаются на вращающихся многоосных приспособлениях, так что плазму видит каждое лицо; Для длинных предметов, таких как дверные ручки и душевые трубки, необходимо рассчитать расстояние, чтобы избежать затенения - классической причины появления тонких пленок на задней стороне. Хорошо спроектированное приспособление может удвоить эффективную производительность при нулевых затратах на оборудование.

Размер камеры соответствует квадратным метрам покрытой поверхности, которые вы фактически отправляете каждый месяц, а не самой большой машине, которую позволяет бюджет. Реалистичный цикл продолжительностью от одного до трех часов — откачка, травление, осаждение, охлаждение — задает темп для всего, что происходит на заводе.

Почему заводы по производству металлоизделий продолжают выводить из эксплуатации гальванические линии

Теперь сравнение касается не столько качества пленки, сколько операционного риска. Гальванические цеха сталкиваются с ужесточением правил очистки сточных вод в отношении шестивалентного хрома и никеля, ростом затрат на обработку и изменением цвета от партии к партии, который зависит от решения обслуживающего персонала. Линия PVD потребляет электроэнергию, аргон, азот и мишени, при нормальной работе не производит технологических сточных вод и воспроизводит рецептуру цвета в цифрах. Сложные геометрические формы, в которых раствор задерживается в гальваническом резервуаре, покрываются равномерно, поскольку пленка растет за счет пара, а не за счет плотности тока.

Более широкий технический случай — адгезия, твердость, тепловое и коррозионное поведение — изложен в нашем обзоре Преимущества покрытия PVD перед традиционным гальванопокрытием .

Прежде чем подписать: контрольный список покупок, который заслуживает внимания

Оставшееся усердие непривлекательно, но решительно:

1. Протестируйте свои собственные детали, а не образцы из выставочного зала, через пробную партию, затем проверьте адгезию, толщину пленки и нейтральный солевой туман, прежде чем какой-либо отложения перейдет к другому владельцу.
2. Подберите комплект источников питания (дуговой, среднечастотный, постоянный или высокочастотный, а также блок смещения) в соответствии с маршрутами, которые вы фактически собираетесь использовать.
3. Осмотрите вакуумную систему: диффузионные, корневые и пластинчато-роторные насосы, соответствующие вашему циклу, с интервалами замены масла и поддержкой обнаружения утечек, указанными в договоре на обслуживание.
4. Честно оценивайте расходные материалы: круглые, столбчатые и прямоугольные мишени, накальная проволока и насосное масло — это периодические расходы, которые резко различаются в зависимости от конструкции.
5. Получите установку, рецепты для вашей смеси субстратов, обучение операторов и запасные части в письменной форме с указанием времени ответа.

Все это не является экзотикой. Это просто разница между устройством для нанесения покрытий, которое окупается за восемнадцать месяцев, и устройством, которое становится самым дорогим пылезащитным покрытием на заводе.

Отделка — это система, а не коробка

Машина для аппаратного PVD-покрытия успешна или терпит неудачу как часть цепочки: очистка, сборка, рецептура, расходные материалы и дисциплина для испытаний на реальных деталях. Выровняв камеру, партия за партией тихо выворачивает золотые ручки и черный кран; смещено, никакая мощность источника не спасет пленку. Начните с одного семейства продуктов, доказать экономичность на реальных деталях перед масштабированием и пусть список оборудования пополняется на основе фактических данных, а не энтузиазма по каталогу.

Упомянутые здесь машины — многодуговые декоративные линии, системы напыления, устройства для нанесения покрытия на сантехнику, а также источники питания, насосы и мишени, стоящие за ними, — созданы компанией Нинбо Данко Вакуумная технология , который также на постоянной основе публикует технологические заметки для производителей оборудования.