プラズマコーティング機の説明: 装置購入者向けの重要なプロセスに関する洞察

切削工具メーカーと高級バスルーム設備メーカーは両方ともプラズマ コーティング機を要求しているかもしれませんが、聞いている説明は 2 つの異なる業界に属すると思われるほど異なっています。 1 つは、工具寿命を延ばすためにミクロンの薄い硬質膜を成長させる真空チャンバーを示しています。もう 1 つは、摩耗したコンポーネントを再構築するために、表面に溶融した粉末をスプレーすることについて語られています。どちらのサプライヤーも自社の装置をプラズマ コーティング機と呼んでいますが、そのためこの用語は非常に紛らわしいものになっています。ほとんどの生産チームにとって、その答えは真空 PVD ​​(物理蒸着ファミリー) にあります。この記事では、そのファミリーのプラズマ コーティング機の機能、主なプロセスの違い、注文書を承認する前に何を確認する必要があるかについて説明します。

プラズマコーティング機の実際の動作

まずはショートバージョン。物理蒸着ファミリーのプラズマ コーティング機は、固体コーティング材料をイオン化蒸気に変換し、それを通常 0.1 ～ 10 マイクロメートルの厚さのフィルムとして部品上に凝縮する密閉真空チャンバーです。この層はプラズマ状態から原子ごとに成長するため、緻密で強力に結合し、塗料や電気めっきコーティングでは通常不可能な機械的ストレスに耐えることができます。

プラズマは 1 サイクルで 2 つの仕事を実行します。堆積前に、高エネルギーイオンが部品に衝突し、酸化物層と有機残留物を顕微鏡スケールで除去します。堆積中、プラズマはエネルギーを伝達し、到着した原子が緊密で均一な構造に固まるのを助けます。このようにして、2 マイクロメートルの硬質フィルムは、形状を変えることなく超硬刃先の耐用寿命を数倍に延ばすことができます。プラズマ コーティング機が表面処理をどのように改善するかを理解すると、この技術がツールやコンポーネントの製造全体で標準となっている理由がわかります。

刃先に残るコーティングは部品には塗装されません。原子がどのように到着するか、どのように結合するか、どのように密集するかを制御することによって成長します。

生産を支配する 2 つのプラズマプロセス

量産規模のプラズマ コーティング機は、主に 2 つの PVD プロセスに依存しています。どちらも真空中で動作し、どちらもプラズマを使用しますが、それぞれのソースからコーティング材料を放出する方法によって、その強みと最適な用途が決まります。

マルチアークイオンプレーティング

マルチアークイオンプレーティングは陰極アーク蒸着とも呼ばれ、固体金属ターゲットの表面に電気アークを当てます。アークはターゲット材料を高度にイオン化された蒸気に蒸発させ、バイアス電圧がそれらのイオンを部品に向けて加速します。高い運動エネルギーでイオンが到達するため、膜が緻密で密着力が強く、成膜速度が速い。このため、このプロセスは、切削工具、プレス金型、ベアリング、トランスミッション部品の窒化チタン、窒化クロム、窒化アルミニウムチタンコーティングの標準的な選択肢となっています。これらの窒化物膜の硬度は、組成とパラメータに応じて通常 2,000 ～ 3,500 HV になります。

硬質保護膜用マルチアークイオンコーティングシステム この機械は、上記の高エネルギーアーク蒸着法と連携して、工具や部品に耐久性のある窒化物層を形成するプラズマ イオン コーティングを施します。 製品を見る→

マグネトロンスパッタリング

マグネトロン スパッタリングは、より穏やかな方法でコーティング材料を放出します。磁気的に閉じ込められたプラズマがターゲットにガスイオンを衝突させ、原子を 1 つずつ解き放ちます。これらの原子はチャンバー内を移動し、基板上に凝縮します。エネルギー入力は細かい分解能で調整できるため、厚さの分布と表面の滑らかさをバッチ全体で一貫性を維持することが容易になります。スパッタリングは、装飾層、指紋防止仕上げ、光学コーティング、および仕様に粗さまたは反射率が現れる表面に好まれる方法である傾向があります。

ハイブリッドマグネトロンスパッタリングおよびマルチアークコーティング装置 スパッタリングとアーク蒸着を組み合わせて、ガラス、金属、プラスチック上にカラー仕上げを正確な制御で行う多用途の装飾用真空コーターです。 製品を見る→

この 2 つの方法は、実際の制作において相互に補完し合います。継手メーカーは、明るいシルバーの色調にはマグネトロン スパッタリングを使用し、暗いガンメタルまたはゴールドの色合いにはマルチ アーク デポジションを使用することがあります。これは、異なるソース構成に合わせて再設計された同じ真空プラットフォームを使用する場合もあります。コーティングのポートフォリオがプロセスを決定するものであり、その逆ではありません。

プラズマコーティング機が活躍する場所

アプリケーションの適合性が依然として中心的な購入基準であるため、サプライヤーとの会話が始まる前に、一般的な生産セグメントをマッピングすることが役立ちます。

ダイヤモンドライクカーボン膜については、別途言及する価値があります。 DLC は、およそ 1,000 ～ 3,000 HV の範囲の硬度と、0.05 ～ 0.15 という低い摩擦係数を兼ね備えているため、接触圧力が高く潤滑が制限されているエンジン部品、ギアボックス、打ち抜きダイス、および外科用器具に使用されることが増えています。

高応力表面用DLC硬質皮膜真空めっき装置 低摩擦で高硬度のダイヤモンド状カーボン コーティングを堆積し、接触が厳しく潤滑条件が限られているコンポーネントに最適です。 製品を見る→

結論

プラズマ コーティング機は単一の製品カテゴリではありません。真空 PVD ​​では、表面の問題を原子レベルで解決する精密蒸着ツールですが、プラズマ スプレーは、より厚いコーティングの別の世界に役立ちます。決定要因は、コーティングの目的とそれに伴う生産スケジュールです。これらが明確になると、マルチ アーク イオン プレーティング、マグネトロン スパッタリング、特殊なハード フィルム システムのいずれを選択するかは、検証済みの装置の能力を定義された仕様に適合させるかの問題になります。