لایه نشانی پوشش‌های فوق سخت با فناوری هیبریدی

اقتصاد۲۴ - شرکت مهندسی سطح سوین پلاسما به‌عنوان یکی ازشرکت‌های صنعتی توسعه‌دهنده پوشش‌های نانولایه و نانوکامپوزیتی شناخته می‌شود. تجهیزات این شرکت مبتنی بر روش رسوب‌دهی بخار پلاسمایی است. لایه نشانی پوشش‌های فوق سخت با فناوری هیبریدی یکی از خدمات شرکت مهندسی سطح سوین پلاسما است.

سوین پلاسما بیش از ۱۰سال سابقه کار صنعتی، علمی و تحقیقاتی در این زمینه داشته و در حال حاضر به‌عنوان یکی از بزرگ‌ترین مراکز خدمات پوشش‌های فوق‌سخت به روش رسوب‌دهی بخار پلاسمایی در ایران فعالیت می‌کند.

لایه‌نشانی فیزیکی بخار (PVD) نام یک خانواده بزرگی از روش‌های پوشش‌دهی مبتنی بر فناوری خلا است که امروزه به صورت گسترده‌ای برای تولید لایه‌های نازک و پوشش‌ها استفاده می‌شود. در تمام روش‌های PVD، ماده از حالت فاز جامد (که معمولا تارگت نامیده می‌شود) به حالت فاز بخار می‌رود و سپس متراکم شده و به شکل جامد بر روی زیرلایه مورد نظر رسوب می‌کند.

معمولا فرآیند‌های PVD را در دو گروه اسپاترینگ و تبخیری (حرارتی) تقسیم می‌کنند. در روش اسپاترینگ، بیشتر تمرکز بر روی بمباران یونی تارگت است که اساسا روشی غیر حرارتی قلمداد می‌شود، در حالی که در دیگر روش‌های تبخیری، با اعمال یک چشمه حرارتی چه به صورت موضعی و چه به صورت تمام سعی می‌شود به تارگت آن‌قدر گرما وارد شود تا بخشی از آن به صورت بخار وارد فاز گازی شود.

در لایه‌نشانی قوس کاتدی (که به آن Arc-PVD نیز گفته می‌شود) یک قوس الکتریکی وظیفه گرمایش موضعی تارگت را بر عهده دارد. در فرآیند لایه‌نشانی، عناصر، آلیاژها، یا ترکیبات ابتدا تبخیر شده و سپس در محیط خلا بر روی زیرلایه رسوب می‌کنند. این فرآیند در فشاری کمتر از ۰/۱ پاسکال (۱ میلی‌تور) و معمولا در فشار خلا بین ۱۰ تا ۰/۱ میلی‌پاسکال انجام می‌پذیرد. دمای زیرلایه می‌تواند از دمای اتاق تا ۵۰۰ درجه سانتیگراد تغییر کند.

ماده تبخیر شده سپس بر روی زیرلایه رسوب کرده و تشکیل یک لایه نازک را می‌دهد. این روش می‌تواند برای لایه‌نشانی فلزات، سرامیک‌ها و فیلم‌های کامپوزیتی استفاده شود. استفاده صنعتی فناوری لایه‌نشانی قوس کاتدی از دهه‌های ۶۰ تا ۷۰ میلادی شروع شد. این فرآیند با برخورد قوس‌های جریان بالا و ولتاژ پایین بر روی سطح تارگت شروع می‌شود که منجر به تشکیل نقاط بسیار داغ موضعی می‌شود. دما در این نقاط به بالای ۱۵۰۰۰ درجه سانتیگراد می‌رسد، در نتیجه یک توده بخاری به سرعت از این مواضع داغ موضعی شکل می‌گیرد. لازم به ذکر است این مواضع داغ موضعی برای زمان‌های کوتاهی فعال هستند. با تغییر محل برخورد قوس الکتریکی، این مکان قبلی غیر فعال شده و مکان جدیدی بر روی سطح تارگت هدف برخورد قوس قرار می‌گیرد؛ بنابراین این گونه به نظر می‌رسد که مکان‌های موضعی دما بالا و قوس در حال حرکت بر روی سطح تارگت هستند.

امتیاز کلیه فرآیند‌های تبخیر در خلأ آن است که لایه‌های مختلفی از مواد مختلف می‌توانند با سرعت و خلوص بالا ایجاد شوند. از آنجا که این فرآیند‌ها اصطلاحا از نوع لایه نشانی مسیر خط دید (line-of-sight) هستند، ایجاد پوشش بر روی سطوح زبر و غیر صاف ممکن است مشکل‌ساز باشد و منجر غیریکنواختی در ضخامت پوشش نهایی گردد. لایه‌نشانی قوس کاتدی به طور گسترده‌ای برای ساخت لایه‌های بسیار سخت برای حفاظت از ابزارآلات برش و افزایش عمر آن‌ها استفاده می‌شود.