コーティングの品質や機械の性能を損なうことなく、PVD コーティング機で処理できる基板材料は何ですか?

基板としての金属: 金属は最も一般的で互換性のある基材です。 PVDコーティング機 これは、高い熱伝導率、構造的完全性、および機械内部の真空およびプラズマ状態に耐える能力によるものです。ステンレス鋼、チタン、アルミニウム、銅、ニッケル基合金は、高温下でも寸法安定性を維持し、真空中でガスを大幅に放出しないため、工業用、装飾用、工具用の用途で広く使用されています。これらの金属は、TiN、CrN、DLC などの幅広いコーティング材料に対して優れた接着性も提供します。脱脂、研磨、プラズマクリーニングなどの前処理は、汚染物質を除去し、表面エネルギーを高め、均一なコーティング厚さを確保するために不可欠です。揮発性の高い金属や反応性の表面を避けることで、チャンバーの汚染を防ぎ、コーティングの品質を維持します。

基材としての金属合金: 工具鋼、コバルトクロム合金、超合金などの特殊金属合金は、高融点、熱安定性、低ガス放出特性を備えていれば PVD コーティングに適しています。これらの合金は、切削工具、航空宇宙部品、医療用インプラント、および高摩耗表面に一般的に使用されています。サンドブラスト、化学エッチング、イオンクリーニングなどの適切な表面処理により、特に複雑な形状の場合、密着性が向上し、均一な堆積が保証されます。酸化や表面汚染が起こりやすい合金では、接着不良やコーティングの剥離を避けるために追加のプレコーティング処理が必要になる場合があります。コーティング材料に対して互換性のある熱膨張特性を備えた合金を選択すると、蒸着プロセス中の応力形成が軽減され、コーティングと基板の両方の長期耐久性が保証されます。

基板としてのセラミックス: アルミナ (Al₂O₃)、ジルコニア (ZrO₂)、炭化ケイ素 (SiC)、炭化ホウ素などのセラミックは、高温または耐摩耗性の用途に効果的な PVD 基板として機能します。これらの材料は化学的に安定しており、高エネルギープラズマ下でも寸法の完全性を維持しますが、多くの場合、コーティングの密着性を高めるために表面活性化または粗面化が必要です。プラズマエッチング、イオン衝撃、または微細粗面化は、セラミック表面と堆積層の間の機械的結合を改善するために一般的に使用されます。セラミックは、切削工具、耐摩耗性コーティング、遮熱層などの用途に最適です。ただし、その脆い性質のため、取り扱いや加工の際には亀裂が入らないように注意する必要があり、亀裂が発生するとコーティングの均一性や性能が損なわれる可能性があります。

基材としてのエンジニアリングポリマー: ポリイミド (PI)、PEEK、ポリカーボネート複合材料などの特定の高性能ポリマーは、軟化や変形を防ぐために蒸着温度を注意深く制御すれば、PVD コーティング機でコーティングできます。これらのポリマーを使用すると、装飾、保護、またはバリア用途のための機能性コーティングを追加できます。前処理はポリマー基板にとって重要であり、多くの場合、表面エネルギーと接着力を高めるためのプラズマ活性化または化学的表面改質が含まれます。コーティングポリマーには、より低いエネルギーの堆積技術が必要であり、熱応力や反りを防ぐために基板バイアス、堆積速度、真空レベルなどのプロセスパラメータを最適化する必要があります。低機能プラスチックまたは水分を多く含むポリマーは、高真空および高温下ではガスの発生や変形が発生するため、一般に適合しません。

基材の準備の重要性: 基材の種類に関係なく、高品質のコーティングを実現するには、適切な準備が不可欠です。基材の表面を洗浄して、接着を妨げ、コーティング欠陥を引き起こす可能性のある油、グリース、酸化物、粉塵を除去する必要があります。基板の材質に応じて、プラズマ洗浄、イオン衝撃、超音波洗浄、または化学エッチングが一般的に使用されます。コーティングや用途に応じて数ナノメートルからマイクロメートルの範囲の表面粗さは、機械的な噛み合いや接着力に直接影響します。適切な前処理は、コーティングの剥離を防ぎ、ピンホールやボイドを減らし、平らな表面または複雑な表面全体に均一な堆積を保証します。これは、PVD コーティングの機能的性能を維持するために重要です。

熱的および機械的互換性: 基板は、PVD プロセスとコーティング材料の両方に対して熱的および機械的に適合する必要があります。基板とコーティングの間の熱膨張係数の違いにより、成膜中または使用中に応力の蓄積、亀裂、剥離が発生する可能性があります。金属とセラミックは一般に熱応力によく耐えますが、ポリマーは慎重な温度管理が必要です。基板は、蒸着中の取り扱い、回転、または振動に耐えられるように機械的に堅牢である必要もあります。適切な熱膨張、硬度、表面エネルギーを持つ基材を選択すると、コーティングが適切に付着し、機能的性能が維持され、PVD 装置に損傷を与えません。