วัสดุซับสเตรใดบ้างที่เครื่องเคลือบ PVD สามารถจัดการได้โดยไม่กระทบต่อคุณภาพการเคลือบหรือประสิทธิภาพของเครื่องจักร

โลหะเป็นพื้นผิว: โลหะเป็นพื้นผิวที่พบได้ทั่วไปและเข้ากันได้มากที่สุดสำหรับ เครื่องเคลือบพีวีดี เนื่องจากมีค่าการนำความร้อนสูง ความสมบูรณ์ของโครงสร้าง และความสามารถในการทนต่อสภาวะสุญญากาศและพลาสมาภายในเครื่อง เหล็กกล้าไร้สนิม ไทเทเนียม อลูมิเนียม ทองแดง และโลหะผสมที่มีนิกเกิลเป็นส่วนประกอบหลักถูกนำมาใช้กันอย่างแพร่หลายในงานอุตสาหกรรม การตกแต่ง และเครื่องมือ เนื่องจากจะรักษาความเสถียรของขนาดภายใต้อุณหภูมิสูง และไม่ปล่อยแก๊สออกมาอย่างมีนัยสำคัญในสุญญากาศ โลหะเหล่านี้ยังให้การยึดเกาะที่ดีเยี่ยมกับวัสดุเคลือบหลายประเภท เช่น TiN, CrN หรือ DLC การบำบัดเบื้องต้น รวมถึงการล้างไขมัน การขัดเงา หรือการทำความสะอาดพลาสมา เป็นสิ่งจำเป็นในการกำจัดสิ่งปนเปื้อน เพิ่มพลังงานพื้นผิว และรับประกันความหนาของชั้นเคลือบที่สม่ำเสมอ การหลีกเลี่ยงโลหะที่มีความผันผวนสูงหรือพื้นผิวที่เกิดปฏิกิริยาจะป้องกันการปนเปื้อนในห้องเพาะเลี้ยงและรักษาคุณภาพการเคลือบ

โลหะผสมเป็นพื้นผิว: โลหะผสมชนิดพิเศษ รวมถึงเหล็กกล้าเครื่องมือ โลหะผสมโคบอลต์-โครเมียม และซูเปอร์อัลลอย เหมาะสำหรับการเคลือบ PVD หากมีจุดหลอมเหลวสูง ความเสถียรทางความร้อน และคุณสมบัติการปล่อยก๊าซต่ำ โลหะผสมเหล่านี้มักใช้ในเครื่องมือตัด ส่วนประกอบการบินและอวกาศ การปลูกถ่ายทางการแพทย์ และพื้นผิวที่มีการสึกหรอสูง การเตรียมพื้นผิวอย่างเหมาะสม เช่น การพ่นทราย การกัดด้วยสารเคมี หรือการทำความสะอาดไอออน ช่วยเพิ่มการยึดเกาะและรับประกันการสะสมตัวที่สม่ำเสมอ โดยเฉพาะอย่างยิ่งสำหรับรูปทรงที่ซับซ้อน โลหะผสมที่มีแนวโน้มที่จะเกิดออกซิเดชันหรือการปนเปื้อนบนพื้นผิวอาจต้องมีการเคลือบล่วงหน้าเพิ่มเติมเพื่อหลีกเลี่ยงความล้มเหลวในการยึดเกาะหรือการหลุดล่อนของการเคลือบ การเลือกโลหะผสมที่มีคุณสมบัติการขยายตัวเนื่องจากความร้อนที่เข้ากันได้โดยสัมพันธ์กับวัสดุเคลือบจะช่วยลดการเกิดความเครียดในระหว่างกระบวนการสะสมตัว และรับประกันความทนทานในระยะยาวของทั้งการเคลือบและซับสเตรต

เซรามิกส์เป็นพื้นผิว: เซรามิก เช่น อลูมินา (Al₂O₃) เซอร์โคเนีย (ZrO₂) ซิลิคอนคาร์ไบด์ (SiC) และโบรอนคาร์ไบด์ สามารถทำหน้าที่เป็นซับสเตรต PVD ที่มีประสิทธิภาพสำหรับการใช้งานที่อุณหภูมิสูงหรือทนต่อการสึกหรอ วัสดุเหล่านี้มีความเสถียรทางเคมีและรักษาความสมบูรณ์ของมิติภายใต้พลาสมาพลังงานสูง แต่มักต้องมีการกระตุ้นพื้นผิวหรือการทำให้หยาบเพื่อเพิ่มการยึดเกาะของสารเคลือบ การกัดด้วยพลาสม่า การทิ้งระเบิดด้วยไอออน หรือการหยาบระดับไมโครมักใช้เพื่อปรับปรุงการเชื่อมต่อทางกลระหว่างพื้นผิวเซรามิกและชั้นที่สะสมอยู่ เซรามิกเหมาะอย่างยิ่งสำหรับการใช้งาน เช่น เครื่องมือตัด การเคลือบที่ทนต่อการสึกหรอ และชั้นกั้นความร้อน อย่างไรก็ตาม เนื่องจากมีลักษณะเปราะ จึงต้องใช้ความระมัดระวังระหว่างการจัดการและการแปรรูปเพื่อป้องกันการแตกร้าว ซึ่งอาจส่งผลต่อความสม่ำเสมอและประสิทธิภาพของการเคลือบ

โพลีเมอร์ที่ได้รับการออกแบบทางวิศวกรรมเป็นพื้นผิว: โพลีเมอร์ประสิทธิภาพสูงบางชนิด รวมถึงพอลิอิไมด์ (PI), PEEK และคอมโพสิตโพลีคาร์บอเนต สามารถเคลือบในเครื่องเคลือบ PVD ได้ หากอุณหภูมิการสะสมถูกควบคุมอย่างระมัดระวังเพื่อป้องกันการอ่อนตัวหรือการเสียรูป โพลีเมอร์เหล่านี้ช่วยเพิ่มสารเคลือบสำหรับการใช้งานด้านการตกแต่ง การป้องกัน หรือสิ่งกีดขวาง การบำบัดล่วงหน้าเป็นสิ่งสำคัญสำหรับซับสเตรตโพลีเมอร์ ซึ่งมักเกี่ยวข้องกับการกระตุ้นพลาสมาหรือการปรับเปลี่ยนพื้นผิวทางเคมีเพื่อเพิ่มพลังงานพื้นผิวและการยึดเกาะ โพลีเมอร์เคลือบต้องใช้เทคนิคการสะสมพลังงานที่ต่ำกว่า และพารามิเตอร์กระบวนการ เช่น อคติของสารตั้งต้น อัตราการสะสม และระดับสุญญากาศ จะต้องได้รับการปรับปรุงให้เหมาะสม เพื่อป้องกันความเครียดจากความร้อนหรือการบิดงอ พลาสติกประสิทธิภาพต่ำหรือโพลีเมอร์ที่มีความชื้นมักเข้ากันไม่ได้เนื่องจากมีการปล่อยก๊าซหรือการเสียรูปภายใต้สุญญากาศและอุณหภูมิสูง

ความสำคัญของการเตรียมพื้นผิว: ไม่ว่าพื้นผิวจะเป็นประเภทใด การเตรียมการอย่างเหมาะสมถือเป็นสิ่งสำคัญเพื่อให้ได้การเคลือบคุณภาพสูง ต้องทำความสะอาดพื้นผิวของพื้นผิวเพื่อขจัดน้ำมัน จาระบี ออกไซด์ และฝุ่นละอองที่อาจรบกวนการยึดเกาะและทำให้เกิดข้อบกพร่องในการเคลือบ การทำความสะอาดพลาสมา การทิ้งระเบิดด้วยไอออน การทำความสะอาดอัลตราโซนิก หรือการกัดด้วยสารเคมี โดยทั่วไปจะใช้ขึ้นอยู่กับวัสดุซับสเตรต ความหยาบของพื้นผิวในช่วงไม่กี่นาโนเมตรถึงไมโครเมตร ขึ้นอยู่กับการเคลือบและการใช้งาน ส่งผลโดยตรงต่อการเชื่อมต่อและการยึดเกาะทางกล การบำบัดล่วงหน้าที่เหมาะสมจะป้องกันการหลุดล่อนของการเคลือบ ลดรูเข็มหรือช่องว่าง และรับประกันการสะสมตัวที่สม่ำเสมอบนพื้นผิวเรียบหรือพื้นผิวที่ซับซ้อน ซึ่งเป็นสิ่งสำคัญสำหรับการรักษาประสิทธิภาพการทำงานของการเคลือบ PVD

ความเข้ากันได้ทางความร้อนและทางกล: พื้นผิวจะต้องเข้ากันได้ทางความร้อนและเชิงกลกับทั้งกระบวนการ PVD และวัสดุเคลือบ ความแตกต่างของค่าสัมประสิทธิ์การขยายตัวเนื่องจากความร้อนระหว่างซับสเตรตและสารเคลือบอาจทำให้เกิดการสะสมความเค้น การแตกร้าว หรือการหลุดล่อนระหว่างการทับถมหรือในการให้บริการ โลหะและเซรามิกโดยทั่วไปทนต่อความเครียดจากความร้อนได้ดี ในขณะที่โพลีเมอร์ต้องมีการจัดการอุณหภูมิอย่างระมัดระวัง พื้นผิวจะต้องมีความแข็งแรงทางกลไกเพื่อให้สามารถทนต่อการหยิบจับ การหมุน หรือการสั่นสะเทือนระหว่างการทับถม การเลือกซับสเตรตที่มีการขยายตัวทางความร้อน ความแข็ง และพลังงานพื้นผิวที่เหมาะสม ช่วยให้มั่นใจได้ว่าสารเคลือบจะยึดเกาะอย่างเหมาะสม คงประสิทธิภาพการทำงาน และไม่ก่อให้เกิดความเสียหายต่อเครื่อง PVD