Was ist PVD-Beschichtung?
Wann haben Sie zuletzt eine beschichtete Eisenschüssel mit langer Lebensdauer genossen?
Wenn Sie sich im Land umsehen, werden Sie feststellen, dass verschiedene Technologiebereiche unterschiedliche Beschichtungsstrategien ausprobieren.
Unter diesen Beschichtungsstrategien ist die physikalische Gasphasenabscheidung (Physical Vapor Deposition) besonders hervorzuheben.
Die schlechte Nachricht ist, dass das Lernen über PVD-Beschichtung (Physical Vapor Deposition) formal, wissenschaftlich und langweilig erscheinen mag. Aber nein, PVD-Beschichtung ist etwas, das Sie ganz einfach lernen können.
Mit dem, was ich Ihnen jetzt zeige, werden Sie die ganze Sache mit der PVD-Beschichtung verstehen.
Seit der Entdeckung dieser Stahlschutzstrategie durch Robert Grove im Jahr 1852 haben Forschung und Verbesserungen ihre Bedeutung erhöht. Was ich Ihnen heute erläutern werde, wird Ihr Verständnis für diese Strategie verbessern.
Falls Sie noch nie davon gehört haben, werde ich alles für Sie aufschlüsseln. Ich verrate Ihnen die Vorteile, die Materialien, die Sie beschichten können, und wie Sie diese Beschichtung auftragen sollten.
Sollen wir?
Was ist PVD-Beschichtung?
Die PVD-Beschichtung ist eine Technik, bei der ein festes Material in seine Dampfphase umgewandelt wird, um ein anderes Material zu beschichten. Bei diesem Verfahren wird der feste Werkstoff (das sogenannte Target) in Dampf umgewandelt. Dieser kondensiert dann und bedeckt das andere Material, das so genannte Werkstück.
Die PVD-Beschichtung ist eine Technik, die viele Verfahren umfasst. Jedes Verfahren hat eine eigene Vorgehensweise für die Beschichtung des Werkstücks. Beispiele für beliebte PVD-Verfahren sind die Verdampfungsbeschichtung und die Sputterbeschichtung. Die Einzigartigkeit der PVD-Beschichtung wird durch ihre Bekanntheit und Nutzung durch mehrere Stahlwerke und Unternehmen deutlich.
Alle Verfahren führen zu einer dünnen Schicht, die sich später auf dem Werkstück befindet. Diese Eigenschaft unterscheidet sich von anderen Beschichtungsverfahren, die zu einer dicken Schicht führen. Dieser Eigenschaft verdankt die PVD-Beschichtung auch den Namen "Thin Film Deposition coating".
Allgemeine Schritte bei der PVD-Beschichtung
Bei der PVD-Beschichtung gibt es verschiedene Verfahren. Dennoch folgt jedes Verfahren drei allgemeinen Schritten, die im Folgenden erläutert werden:
Verdampfung
Unter Verdampfung versteht man die Umwandlung des Zielobjekts in seine Dampfphase. Je nach dem von Ihnen angewandten Verfahren gibt es viele Möglichkeiten, das Target in die Dampfphase zu überführen. Bei der Verdampfungsbeschichtung zum Beispiel muss das Material nur im Vakuum auf eine sehr hohe Temperatur erhitzt werden. Dadurch werden die Atome auf der Oberfläche des Targets herausgelöst und verdampft, so dass sie für den nächsten Schritt zur Verfügung stehen.
Reaktion
Der Reaktionsschritt ist bei jedem PVD-Beschichtungsverfahren, das Sie wählen, entscheidend. Warum? Durch die Reaktion können Sie Eigenschaften wie Härte und Farbe bestimmen. Bei diesem Schritt müssen Sie auch zwei Dinge beachten. Zum einen entscheidet sich in diesem Schritt, wie stark sich die Atome des Targets nach der Kondensation mit dem Werkstück verbinden. Außerdem müssen Sie darauf achten, dass in dieser Phase keine chemische Reaktion stattfindet.
Eine starke Haftung erreichen Sie, wenn Sie reaktive Gase wie Stickstoff, Sauerstoff und Acetylen verwenden. Diese Gase können Verbindungen wie Oxide, Nitride usw. bilden, die vor Korrosion und Rost schützen.
Durch die Steuerung der Gase und der Zeit können Sie auch ästhetische Werte wie die Farbe des beschichteten Materials bestimmen. Mit Inertgasen kann eine chemisch nicht reaktive Atmosphäre erreicht werden. In vielen Branchen ist Argon das am häufigsten verwendete Inertgas für die PVD-Beschichtung.
Ablage
Nach Abschluss der Reaktionsphase, d. h. nach Beendigung des Beschichtungsvorgangs, kondensieren die Atome des Dampfes/Ziels und bilden eine dünne Schicht auf dem Werkstück. Diese Beschichtung bringt die ästhetische Lebendigkeit zum Vorschein. Sie verschönert nicht nur, sondern setzt auch die Klangqualität des Einflusses der vorherigen Phase um. Nach dieser Phase muss der Stahl noch abkühlen, bevor Sie ihn genießen können.
Vorteile der PVD-Beschichtung
Die PVD-Beschichtung ist aufgrund ihrer einzigartigen Eigenschaften eine beliebte Strategie.
Unabhängig davon, welches Verfahren Sie wählen, kommen Sie in den Genuss seiner hervorragenden Vorteile.
Hier sind einige Vorteile, die Sie erfahren werden.
Langlebigkeit und Verlässlichkeit
Mit PVD-Verfahren beschichtete Materialien sind für die Ewigkeit gemacht. Die Steifigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Abriebfestigkeit machen es unmöglich, dass sie sich abnutzen oder verblassen, wenn das Material unter seiner Beschichtung gut gepflegt wird. Die Eigenschaften des Endmaterials hängen vom Zielmaterial und anderen Faktoren ab.
"Ich vermute, dass irgendein Kerl klug genug war, um zu erkennen, dass die Farben zu verschiedenen Zeiten unterschiedlich sein würden", sagt Jonh Dobek, V.P. Commercial Stainless Steel and Aluminum von Kloeckner Metals. "Durch die Kontrolle des Prozesses erkannten sie, dass sie verschiedene Farben auf wiederholbare Weise erzeugen konnten."
"Es ist auch im medizinischen Bereich bei chirurgischen Implantaten stark vertreten", sagt Dobek. "Metallische Implantate werden häufig beschichtet, um das Auslaugen von Nickel oder Chrom in den Körper zu verhindern. Außerdem hat es einen 'Metall-auf-Metall'-Schmierfaktor, der die Lebensdauer des Implantats verbessert." John Dubek folgert daraus.
John Dubek hat es bereits auf den Punkt gebracht. Sie können nicht ein PVD-beschichtetes Material haben und es bereuen.
Kompatibilität
Mit dem PVD-Verfahren können Sie jedes beliebige Material beschichten. Sie können auch jedes beliebige Material als Target für das Verfahren verwenden. So kann ein Werkstück oder Target aus anorganischen oder organischen beschichteten Materialien bestehen. Beispiele für hervorragende Materialien sind Kunststoffe, Eisen, Gold, Titan usw.
Einheitliche Beschichtung
Mit der PVD-Technik beschichtete Materialien weisen alle eine gleichmäßige Beschichtung auf. Um eine gleichmäßige Beschichtung zu gewährleisten, rotiert das Werkstück mit einer gleichmäßigen Geschwindigkeit.
Geringe Wartung
Die mit dieser Technik beschichteten Materialien sind widerstandsfähiger gegen verschiedene Umweltfaktoren. Sie sind korrosionsbeständig, abriebfest, langlebig usw.
Ästhetischer Wert
Die PVD-Beschichtung ist für ihre Qualität bekannt. Sie ist jedoch beliebter und wird wegen ihres ästhetischen Wertes verwendet. So kann man zum Beispiel viele Farben, Oberflächenbehandlungen usw. wählen, die das Werkstück elegant machen. Die Verwendung von PVD-Beschichtungen wegen ihres ästhetischen Wertes ist in Branchen wie der Automobilindustrie und der Telekommunikation zu beobachten.
Umweltfreundlichkeit
Im Gegensatz zu anderen Beschichtungsverfahren ist die PVD-Beschichtung umweltfreundlich. Sie polieren die Farbe eines Standorts mit einer Reihe von einheitlich beschichteten Stählen. Die an jedem Beschichtungsprozess beteiligten Schritte belasten die Umwelt nicht. Bei PVD-Beschichtungsverfahren werden keine schädlichen Chemikalien freigesetzt und die Luft wird nicht belastet, wie es bei anderen Verfahren wie der Galvanisierung der Fall ist.
Wenn es darum geht, eine Wahl zu treffen und dabei die Umweltprioritäten zu berücksichtigen, hat die PVD-Kostenberechnung die Nase vorn.
Wenn PVD richtig angewendet wird, ist außerdem die Umweltsicherheit gewährleistet. Aus Erfahrungsberichten geht hervor, dass Produkte, die mit einer PVD-Beschichtung versehen sind, länger haltbar sind und länger verwendet werden können. Dies ist nicht nur vorteilhaft für die Umwelt, sondern auch eine Möglichkeit, die ästhetische Qualität einer solchen Umgebung zu gestalten.
Die PVD-Beschichtung füllt diese Lücke mit umweltfreundlichen Optionen wie Chromnitrid (CrN) und Titannitrid. PVD-Keramikbeschichtungen übertreffen die herkömmlichen galvanischen Schichten, da PVD-Beschichtungen außergewöhnlich robust und verschleißfest sind.
Materialien unter PVD-Einfluss verblassen nicht in der Farbe. Sie weisen eine beträchtliche Korrosionsbeständigkeit auf. PVD-Beschichtungen werden auch als Überzüge auf korrosionsbeständigen galvanischen Überzügen verwendet, um eine ästhetische, verschleißfeste Qualität der Veredelung zu erzielen. In der Regel bietet PVD Vorteile ohne ökologische Risiken.
Welche Materialien können PVD-beschichtet werden?
Mit der PVD-Beschichtungstechnik können Sie eine Vielzahl von Materialien beschichten.
Nachfolgend finden Sie eine Liste der Materialien, die Sie mit dieser Technik beschichten können, und deren Einsatzmöglichkeiten:
- PVD-Beschichtung Gold
- PVD-Beschichtung Messing
- PVD-Beschichtung Kupfer
- PVD-Beschichtung Edelstahl
- PVD-Beschichtung Graphit
- PVD-Beschichtung Titan
- PVD-Beschichtung ABS-Kunststoff
- PVD-Beschichtung Polyimid
- PVD-Beschichtung Polyetherimid
- PVD-Beschichtung Fluorcarbone (Teflon)
- PVD-Beschichtung Polyurethan
- PVD-Beschichtung Polypropylen
- PVD-Beschichtung Polyethylen
- PVD-Beschichtung PVC
- PVD-Beschichtung Polyester
- PVD-Beschichtung Nylon
- PVD-Beschichtung Phenolics
- PVD-Beschichtung Polycarbonat
- PVD-Beschichtung Epoxidharze
- PVD-Beschichtung Glas
- PVD-Beschichtung Zinkdruckguss
Bevor wir uns für ein Material entscheiden, gibt es viel zu bedenken.
Erstens benötigen einige Materialien eine Grundschicht, um besser gegen Umwelteinflüsse gewappnet zu sein. Stahl, Messing und Kupfer benötigen zum Beispiel eine Nickel/Chrom-Basisschicht.
Zweitens: Einige Materialien funktionieren aufgrund ihrer strukturellen Unterstützung unter verschiedenen Bedingungen.
Beispiele sind Kunststoff-, Aluminium- und Zinkguss, die niedrige Temperaturen erfordern. Daher verwenden sie die Niedertemperatur-Lichtbogenabscheidung (Low-Temperature Arc Vapor Deposition).
Die Anwendung der PVD-Beschichtung
Die PVD-Beschichtungstechnik hat ein breites Spektrum an Anwendungen auf verschiedenen industriellen Ebenen und wird aufgrund der oben dargestellten Vorteile häufig eingesetzt. Im Folgenden sind einige Branchen aufgeführt, die PVD-Beschichtungen in ihrer Produktion einsetzen.
Konsumgüter
Unternehmen, die mit Konsumgütern handeln, verwenden PVD-Beschichtungen bei der Herstellung ihrer Produkte. Dabei geht es ihnen nicht nur um die Qualitätsmerkmale der TECHNIK. Sie wollen auch den ästhetischen Wert von PVD.
Schmuckstücke wie Armbanduhren sind Beispiele für Konsumgüter, die unter dem Einfluss von PVD-Beschichtungen stehen. Marken bevorzugen PVD-Beschichtungen auf Schmuck für die willkürliche Lizenz der Erhöhung ihrer Preise auf dem Markt.
Die PVD-Technik ist unerlässlich für die Herstellung von Schmuckstücken, wie z. B. Goldarmbanduhren. Goldene Armbanduhren sind nicht unbedingt aus reinem Gold.
Unternehmen wie Longines beschichten Metalle wie Eisen und Nickel mit einer dünnen Goldschicht durch PVD-Beschichtung. Mit dieser Technik erhalten Sie eine goldene Armbanduhr zu einem niedrigeren Preis als eine reine Goldarmbanduhr.
Automobilindustrie
Der Energieverbrauch ist ein wesentlicher Faktor bei der Herstellung von Kraftfahrzeugen. Daher sind viele Automobilteile leicht.
Das geringe Gewicht ist auf die Verwendung von Aluminium und Titan im Herstellungsprozess zurückzuführen.
Obwohl diese Materialien leicht sind, sind sie nicht hart und reiben durch Reibung. Daher müssen sie beschichtet werden, damit sie hart werden und einen niedrigen Reibungskoeffizienten haben.
Die PVD-Beschichtungstechnik kann diese Eigenschaften bieten. Neben dem Qualitätswert verbessert PVD die Ästhetik des Fahrzeugteils.
Architektonische Anwendung
Die PVD-Beschichtung verschaffte den Architekten einen Vorteil bei der Realisierung von Projekten, die für Qualität und Eleganz bekannt sind. Die Technik ermöglicht es ihnen, verschiedene Farbtöne zu verwenden, was den ästhetischen Wert solcher Gebäude erhöht.
Außerdem bietet sie die für solche Projekte erforderliche Härte, Leichtigkeit und Korrosionsbeständigkeit. PVD-Beschichtungen werden in Einkaufszentren, Bahnhöfen und hochwertigen Einzelhandelsgeschäften eingesetzt.
Zubehör für das Badezimmer
Unternehmen, die Badaccessoires herstellen, beziehen PVD-Beschichtungen in ihr Herstellungsverfahren ein. Diese Technik wird bei der Herstellung von Waschtischarmaturen, Wasserhähnen, Badewannenmischern, Zink usw. eingesetzt.
Das Badzubehör ist mit einer PVD-Beschichtung versehen, die für Schweißbeständigkeit, Abriebfestigkeit und Aseptik sorgt. Dies ist zusätzlich zu den anderen Qualitätswerten, die es besitzt.
Die PVD-Beschichtung bietet außerdem eine breite Palette an Farben für die Accessoires, was sie ideal für Badaccessoires macht.
Beleuchtung
Führende Unternehmen, die Geräte für die Beleuchtung herstellen, verwenden heute die PVD-Beschichtung.
Sie verwenden es jedoch eher wegen seines ästhetischen Wertes und seiner Haltbarkeit.
Ein wichtiger ästhetischer Wert der Beleuchtung ist die Farbe, die sie hervorhebt. Sie können schnell die richtige Farbe für Ihre Beleuchtung erhalten, indem Sie die Zeit, das Werkstück und das Beschichtungsmaterial abstimmen. Mit der PVD-Beschichtung können Sie auch Edelmetalle oder ähnlich aussehende Metalle in ein Beleuchtungsteil einarbeiten.
Durch die PVD-Beschichtung werden die Beleuchtungsgeräte außerdem haltbarer. Sie können sie sowohl im Innen- als auch im Außenbereich verwenden, ohne dass sie durch Umwelteinflüsse beschädigt werden.
Marine
Die Meeresumwelt ist chemisch aggressiv und aufgrund ihrer salzhaltigen Beschaffenheit schnell korrosiv. Daher greift sie alles an, was mit Standardtechniken wie E-Beschichtung, Galvanisierung und Lackierung beschichtet ist.
Da die PVD-Beschichtungstechnik eine Bindung auf atomarer Ebene beinhaltet, ist sie ideal für die Meeresumwelt. Die Beschichtung hat nicht nur einen ästhetischen Wert, sondern ist auch haltbar und kann der salzhaltigen Umgebung standhalten.
Daher wird die PVD-Beschichtung bei der Herstellung von Teilen für Jachten und Boote eingesetzt.
Heim-Hardware
Die PVD-Beschichtung wird bei der Herstellung von Haushaltswaren wie Türgriffen, Fensterbänken usw. verwendet.
Haushaltsgeräte sollten aus verschiedenen Materialien, Farben und Geometrien hergestellt werden. Die PVD-Beschichtung ist hier unerlässlich. Sie erzeugt verschiedene Farben, die für die Eleganz erforderlich sind.
Die PVD-Beschichtung macht die Beschläge außerdem widerstandsfähig gegen Korrosion, Rost und andere Umweltanomalien.
Spiel- und Sportgeräte
Spiel- und Sportgeräte werden ständig unter verschiedenen Bedingungen eingesetzt. Daher ist die PVD-Beschichtung aufgrund ihrer Eigenschaften wie Langlebigkeit und Korrosionsbeständigkeit unerlässlich.
Die PVD-Beschichtung wird aufgrund ihres ästhetischen Wertes bei der Herstellung von Spiel- und Sportgeräten verwendet.
Beispiele für Spiel- und Sportgeräte, auf die diese Technik anwendbar ist, sind Fledermäuse (aus Metall und Kunststoff), Darts, Schuhspitzen, Stöcke, Speere usw.
Küchengeräte
Die PVD-Beschichtungstechnik erfolgt auf atomarer Ebene und ist daher für Küchengeräte geeignet. Küchengeräte müssen langlebig, gesund und elegant sein.
Während andere Techniken diese Effekte erzeugen können, verbessert die PVD-Beschichtung sie durch zusätzliche Eigenschaften wie Kratzfestigkeit.
Unternehmen, die sich mit Küchengeräten wie Kochgeschirr und Besteck beschäftigen, verwenden die PVD-Technik.
Dekorative Verwendungszwecke
PVD-Beschichtungen werden hauptsächlich zu dekorativen Zwecken verwendet, nicht aber wegen ihres Qualitätswerts. Sie kann verschiedene Farben liefern, was für Auswahl und Eleganz sorgt. Sie können die richtige Farbe erhalten, indem Sie die Zeit, das Werkstück und das Beschichtungsmaterial optimieren.
Ein hervorragendes Beispiel für eine dekorative PVD-Anwendung ist die Beschichtung von rostfreiem Stahl.
Die PVD-Beschichtung kann die Farbe von rostfreiem Stahl so verändern, dass er Materialien wie Messing und Bronze ähnlich sieht. Die dekorativen Eigenschaften dieser Beschichtung kommen auch bei Smartphones zum Tragen. Apple verwendet sie beispielsweise für die Oberflächen Spacegrau und Gold der iPhone-Serie.
Medizinische Werkzeuge
Die PVD-Beschichtung führt zur Herstellung eines reinen und sauberen Beschichtungsmaterials. Daher ist es ideal für die Beschichtung von Materialien, die eine hohe Reinheit erfordern. Daher werden viele chirurgische Materialien mit dieser Technik beschichtet.
Landwirtschaft
Landwirtschaftliche Geräte werden vor allem im Freien eingesetzt. Daher werden sie von vielen Faktoren wie Korrosion und Rost stark beeinträchtigt.
Einige haben versucht, solche Metalle mit Techniken wie der Galvanisierung zu beschichten. Dies hat jedoch zu Materialverschwendung geführt.
Auch die äußere Umgebung kann sie leicht beeinflussen.
Die PVD-Beschichtung ist aufgrund ihrer Langlebigkeit und Beständigkeit gegen Umwelteinflüsse ideal für die Beschichtung landwirtschaftlicher Geräte. Einige Unternehmen setzen das Verfahren auch wegen seines ästhetischen Wertes ein. Dies ist jedoch nicht üblich.
F.A.Q der PVD-Beschichtung
Zusammenfassung
Die PVD-Beschichtung ist eine der wichtigsten Beschichtungstechniken, die heute zur Verfügung stehen. Diese Beschichtung hat bereits eine breite Palette von Anwendungen, die in vielen Sektoren eingesetzt werden.
In diesem Beitrag habe ich bereits die PVD-Beschichtungstechniken, Vorteile und Verwendungszwecke entmystifiziert.
Haben Sie noch andere Unklarheiten darüber, was PVD-Beschichtung ist? Fragen Sie bitte im Kommentarbereich unten.
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