Wie die PVD-Behandlung für Dünnfilmbeschichtungen funktioniert
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Die physikalische Gasphasenabscheidung bzw. Physical Vapour Deposition, häufig als PVD abgekürzt, ist eine Methode für die Beschichtung aller Arten von Materialien mit einer sehr starken Haftung und einer Dünnfilmschichtung.
PVD kann verwendet werden, um Beschichtungen von ein paar dutzend oder hunderten Nanometern zu erzielen, und kann Beschichtungen mit verschiedenen Schichten bilden. Es handelt sich um atomare Abscheidungsprozesse, bei denen das Metall der Beschichtung sublimiert, wenn von einer festen Quelle, oder zerstäubt, wenn von einer flüssigen Quelle, und zwar in Form von Atomen oder Molekülen, und dann in Form von Dampf zu dem zu beschichtenden Substrat transportiert wird, wo es kondensiert und sehr fest anhaftet.
Die Herstellung von PVD-Beschichtungen (Physical Vapour Deposition) mit der Sputtertechnik beinhaltet das Zünden einer kontinuierlichen elektrischen Glimmentladung zwischen einer Kathode bestehend aus dem zu verdampfenden Material und einer Anode bestehend aus dem zu beschichtenden Gegenstand, der elektrisch mit der Ablagerungskammer verbunden und aus Sicherheitsgründen geerdet ist. Die Ionen des Gases, in dem die Entladung erfolgt, kollidieren mit der Kathode und führen somit zum Ausstoß von Atomen und Molekülen. Die von der Kathode ausgestoßenen Teilchen sind in jeder Hinsicht Dämpfe, die zur Kammer und zu dem zu beschichtenden Substrat wandern, wo sie kondensieren und die Beschichtung bilden.
Die Formen und die Zusammensetzung des zu behandelnden Materials können sehr unterschiedlich sein, d.h. sowohl glatt und gleichförmig als auch sehr komplex wie bei Dekorationsgegenständen oder Werkzeugen. Es können Metall und Kunststoffe beschichtet werden, um die Eigenschaften der Oberfläche in Bezug auf Härte, Reibungskoeffizient und Farbe zu verbessern.
Die Vorteile der PVD-Behandlung
Die PVD-Behandlung ermöglicht die Abscheidung einer dünnen und trotzdem sehr harten Schicht auf den zu beschichtenden Träger, um eine Reihe von Eigenschaften zu erzielen:
- Abriebbeständigkeit durch die Härte (bis 1000 /2500 HV), die dank der Dichte der erhaltenen Oberfläche erzielt werden kann
- Beständigkeit gegen UV-Strahlen, Lösungsmittel und Korrosion
- Farbgebung mit einem großartigen chromatischen Effekt wie Vergoldung, Versilberung, Vernickelung, Metallgrau und viele andere.
- Große Auswahl an Oberflächenfinish von glanz- und satinpoliert bis hin zu den verschiedenen Mattigkeitsstufen
- PVD-Finish ist hypoallergen und schweißfest
Insbesondere kann die durch Sputtern gewonnene PVD-Beschichtung unter Verwendung einer großen Vielfalt von Materialien und Substraten hergestellt werden, wie u.a.
- Titannitrid - TiN
- Zirkonnitrid - ZrN
- Chromnitrid - CrN
- Titancarbonitrid - TiCN
- Zirkoncarbonitrid - ZrCN
- Chromcarbonitrid – CrCN
Titannitrid
Unter den von CM Group am häufigsten verwendeten Komponenten ist bei der PVD-Behandlung Titannitrid aufgrund seiner Härte, chemischen Trägheit und goldenen Farbe sehr gefragt. Letztere macht es zum natürlichen Ersatz für Gold bei der Herstellung von ästhetisch-dekorativen Beschichtungen. Titannitrid-PVD wird verwendet, um Schneid- oder Gleitflächen wie Bohrer oder Messer von industriellen Werkzeugen zu härten und zu schützen, für Dekorationszwecke und als ungiftiges Oberflächenfinish bei medizinischen Prothesen aber auch für Besteck, Armaturen und Einrichtungsgegenstände.
Je nach Substrat und Oberflächenfinish hat die Titannitrid-Beschichtung einen Reibungskoeffizienten zwischen 0,4 und 0,6 und eine geschätzte Härte von 85 auf der Rockwell-C-Skala.
Die PVD Gold Beschichtung
Eine der spektakulärsten Resultate, die man mit der Behandlung mit physikalischer Gasphasenabscheidung erzielen kann, ist die bei Preziosen wie Ringen, Ketten sowie Gehäusen und Armbändern von Armbanduhren. Das Finish verleiht ein Aussehen ganz ähnlich wie massives Gold.
Bei der PVD-Behandlung von Preziosen besteht die Technik darin, die gesamte Oberfläche der Uhr und häufig auch des Uhrarmbands mit einer dünnen Titannitridschicht zu beschichten, einer extrem dichten und außerordentlich harten Metallverbindung.
Diese Bearbeitung erfolgt unter Vakuum in kontrollierter Atmosphäre. Auf diese Weise garantiert die Beschichtung den behandelten Oberflächen einen dauerhaften Schutz gegen Kratzer, Abreibungen und versehentliche Flecken, denen Armbanduhren unweigerlich ausgesetzt sind. Diese Beschichtung ist in der Tat so widerstandfähig wie Saphir und wird in ihrer Härte nur vom Diamanten übertroffen.
Im Titannitrid-Finish kann auch eine Schicht aus echtem Gold vorgesehen werden, die dem behandelten Teil dasselbe warme und glänzende Aussehen wie Massivgold verleiht sowie einen effizienten Schutz vor korrosiven Stoffen wie Meerwasser, Schweiß und Verschmutzung: Es handelt sich um eine dauerhafte Garantie gegen Flecken und Oxidation.
Teile, die einer PVD-Behandlung unterzogen wurden, werden auch bei den Gabeln von Motorrädern und Fahrrädern verwendet, um die Gleitoberflächen zu schützen, sowie bei sehr vielen Bauteilen von Autos und industriellen Maschinen.
PVD ist auch umweltfreundlich
Zum Schluss ist auch hervorzuheben, dass das gesamte PVD-Verfahren für die Umwelt nicht schädlich ist: In keiner Phase der Bearbeitung werden Schadstoffe oder giftige Rückstände erzeugt, die unseren Planeten vergiften können. Das PVD-Verfahren ist sicher, sauber, umweltverträglich, nicht giftig und wird sogar für die Behandlung von medizinischen Instrumenten wie Skalpellen und Sägen für orthopädische Zwecke verwendet, bei denen Schärfe und Haltbarkeit eine große Rollen spielen, in der Implantologie und bei der Behandlung von Materialien für Knochenprothesen, insbesondere Hüftprothesen, sowie für Küchenutensilien wie Besteck, Schüsseln und Einrichtungsgegenstände, die für den längeren Kontakt mit Menschen vorgesehen sind.
Die antioxidative Behandlung von Stahl: PVD oder elektrolytische Verzinkung?
Stahlbehandlungen mit Dünnschichtabscheidung werden häufig als Alternative zur klassischen elektrolytischen Verzinkung verwendet, bei der eine Oberflächenbeschichtung aus Zink in einem Elektrolysebad auf einem Stahlprodukt aufgetragen wird, um es vor Korrosion zu schützen. Die elektrolytische Verzinkung wird im Allgemeinen verwendet, wenn nur ein Korrosionsschutz ohne Oberflächenfinish erforderlich ist, zum Beispiel bei der Behandlung von Ketten und Ankern in der Nautik oder für bestimmte Anforderungen im Bauwesen bei statischen Materialien, die keinen besonderen Koeffizienten in Bezug auf Reibung, Härte oder ästhetisches Finish benötigen, da sie über keine Teile verfügen, die sich bewegen oder freiliegen.