Что такое пвд покрытие
Износостойкое покрытие инструмента PVD и CVD
На протяжении всей история развития инструментального производства стояла задача повышения износостойкости и скорости металлообработки, а как следствие снижение себестоимости продукции.
Особенно остро задача повышения стойкости инструмента, встала в связи с появлением новых видов материалов высокопрочных жаростойких сплавов, композитных материалов.
Одним из путей решения задачи повышения стойкости твёрдосплавных фрез и свёрл (металлорежущего инструмента) является нанесение упрочняющего слоя на уже готовые свёрла, фрезы и пластины.
Основные свойства покрытий
В наши дни для увеличения износостойкости режущего инструмента, деталей машин, зуборезного инструмента, твёрдосплавных свёрл и фрез применяются высокотехнологичные покрытия. Они обеспечивают устойчивость инструментов к воздействию таких факторов как:
Увеличение прочности и стойкости концевой фрезы – это не единственное достоинство покрытий. Применение осевого режущего инструмента с износостойким покрытием представляет для производственных предприятий следующие выгоды:
Области применения
Применение нано-композитных покрытий нашло широкое применение во многих отраслях промышленности.
Покрытие CVD
С начала использования твёрдосплавного инструмента производители увеличивали износостойкость и прочность путём добавления в состав металла небольшое количество карбида титана (TiC). Данный сплав давал ожидаемый результат, но ценой уменьшения прочности и увеличения хрупкости инструмента. В какой-то момент повышение концентрации TiC в сплаве становилась настолько высокой, что эффект становился обратным и инструмент становился менее стойким и более хрупким.
В 1970 году проблема хрупкости твёрдосплавного инструмента была решена путём создания тонкой плёнки TiC на поверхностях и режущих кромках инструмента что позволило, не изменяя внутренней структуры твёрдого сплава повысить стойкость и скорость обработки. Дальнейшее развитием этой идеи стало применение в качестве материала покрытия нитрида титана (TiN) и оксида алюминия (Al2O3).
Основные свойства указанных покрытий:
В основе данного метода нанесения покрытия лежит процесс, происходящий в камере в которой поддерживается высокая температура (до 1200 градусов Цельсия). Материал покрытия подаётся в паровом агрегатном состоянии и под действием высокой температуры вступает в реакцию с поверхностным слоем металлорежущего инструмента или детали (заготовки). Данный процесс получил название – химическое осаждение из парового агрегатного состояния (СVD – Chemical Vapor Deposition).
Преимущества покрытия CVD
Не смотря на очевидные преимущества данного метода:
Недостатки покрытия CVD
К недостаткам данной технологии относят:
Покрытие PVD
Другая широко используемая технология нанесения упрочняющих покрытий – физическое осаждение из паровой фазы (PVD – Physical Vapor Deposition).
Принципиальными отличиями нанесения покрытия PVD является технологический процесс и физические явления, лежащие в основе этого метода. При физическом методе нанесения покрытия материал переходит из твёрдого состояния в газовую фазу в результате испарения под воздействием тепловой энергии или в результате распыления за счёт кинетической энергии столкновения частиц материала. Затем пучок полученной газовой фазы материала при помощи электромагнитного поля транспортируется к режущему инструменту, нагретому до температуры, не превышающей 500 градусов Цельсия, где ионизированный материл сталкивается и равномерно конденсируется на режущем инструменте.
На сегодняшнем этапе развития, промышленное применение нашли несколько методов физическое осаждения из паровой фазы различающие способом получения газовой фазы материала покрытия.
Основные типы покрытий PVD и их свойства
Преимущества покрытия PVD
Недостатки покрытия PVD
CVD или PVD
В первую очередь защитные напыления CVD и PVD отличаются толщиной.
CVD покрытия значительно толще покрытий PVD. Большая толщина является плюсом при обработке чугунов и легированных сталей.
Тонкие PVD покрытия (толщина как правило не превышает 2-5 мкм) незаменимы для обработки нержавеющих, жаростойких и низкоуглеродистых сталей, композиционных материалов.
Кроме того, различия заключаются и в структуре самого покрытия:
PVD покрытие металлов (покрытие золотом, серебром, платиной, родием и др.)
PVD покрытие металлов (покрытие золотом, серебром, платиной, родием и др.).
В современной ювелирной и часовой промышленности покрытия колец, цепочек, кулонов, браслетов и других изделий ювелирной бижутерии, а также корпусов и браслетов часов создаются, как правило, гальваническим методом или методом PVD.
Гальваническое покрытие получают путем использования знакомого нам еще из школьного курса метода электролиза: под воздействием электрического тока вещества анода перемещается на покрываемую поверхность. Результатом этого процесса становятся покрытия различной толщины из различных металлов (например, золота — gold plated, серебра — silver plated, платины — platinum plated и др.) Еще несколько лет назад этот метод создания декоративных покрытий использовался значительно чаще других.
В наше время метод гальванического нанесения используется сравнительно редко, т.к. для достижения хорошей износостойкости толщина покрытия должна составлять не менее 5 мк, что, в случае использования драгоценных металлов, делает метод слишком дорогим. При этом гальваническое покрытие хуже защищает металл основы от коррозии, а в отдельных случаях может отслаиваться.
Поэтому наиболее распространенной технологией в последние годы остается PVD-покрытие (сокр. от английского physical vapour deposition — физический процесс осаждения паров). PVD — покрытие, состоящее из нескольких слоев. Для получения одного из часто встречающихся типов PVD-покрытия на поверхность часов в вакууме наносят тонкий слой нитрида титана, а поверх него — тонкий слой золота (до 3 мк).
PVD-покрытие имеет целый ряд преимуществ:
процесс нанесения происходит при относительно низких температурах (100-360оС), исключающих PVD-покрытие надежно защищает от коррозии металл-основу и отличатся антиабразивными свойствами;
PVD — экологически чистое покрытие, не оказывающее негативного влияния на окружающую среду.
деформацию изделия ;
Насколько долговечным окажется покрытие ваших часов, спрогнозировать сложно. При регулярном ношении наручных часов средняя скорость истирания слоя позолоты составляет 1 мк за полтора года. На практике этот показатель может существенно отличаться у разных владельцев — ведь на истирание покрытия существенно влияют и такие субъективные факторы, как температура и влажность окружающей среды, используемые владельцем часов косметические средства, состав ткани его одежды и даже состав его пота.
Некоторая хитрость заключена в использовании нитрида титана в качестве промежуточного слоя между наружной позолотой и материалом-основой. Дело в том, что нитрид титана внешне практически не отличим от золота, но отличается гораздо большей твердостью и износостойкостью. Поэтому когда в процессе эксплуатации часов золотой слой постепенно истирается, владелец этого даже не замечает, т.к. внешний вид часов остается неизменным.
PVD-покрытие на часах и не только
Часы, в которых корпус или ремешок изготовлены из металла, такого как нержавеющая сталь или титан, достаточно прочные. Но они не защищены от царапин и коррозии настолько, насколько бы хотелось покупателю. Чтобы улучшить внешний вид аксессуара и сделать его более долговечными, бренды наносят PVD-покрытие. Расскажем особенности технологии, что поможет выяснить, зачем она нужна.
Содержание
История ПВД покрытия
PVD покрытие расшифровывается как Physical vapor deposition. В переводе аббревиатура означает «напыление конденсацией из паровой (газовой) фазы» или просто вакуумное напыление. Это метод напыления, при котором изделие покрывают металлом большой твердости. Технология выгодна для разных сфер, включая аэрокосмическую и авиационную промышленность. Она подходит для медицинских изделий, режущих инструментов и даже деталей гоночных болидов. Напыление также используют для придания аксессуарам внешней привлекательности, в том числе для часов.
ПВД-покрытие наилучшим образом «прилипает» к хромированным материалам. Оно может наноситься непосредственно на нержавеющую сталь и титановые металлы. Процесс считается экологически безвредным, так как он исключает любые химические реакции.
По некоторым источникам впервые явление было описано в книге «Vapor Deposition» 1966 года. Однако процессы были изобретены гораздо раньше. История ПВД тесно связана с развитием вакуумных технологий, открытием электричества, магнетизма и пониманием газовой химии. Лишь к 1990-м годам покрытие стали использовать в качестве декоративного украшения часов.
Нанесение PVD покрытий
Покрытие по своей природе очень тонкое, от 0,25 до 5 мкм. Это напыление образует на поверхности защитную пленку. Твердость материала близка к сапфиру. PVD покрытие применяется в основном для улучшения красоты и технических характеристик часов. Другими словами, этот тончайший слой не только защищает аксессуар от ржавчины и износа, но и придает ему более элегантный вид. Напыление используют такие бренды, как Casio, Rolex, Victorinox (промокод на скидку 10% – STONE), Tag Heuer, Piaget Altiplano, Shinola, Omega и многие другие.
Для покрытия применяются металлы: цирконий, титан, хром, титан-алюминиевые сплавы и ниобий. В результате можно добиться определенного цвета. Это могут быть латунные и золотые тона, черный, серый, хром, медь и бронза, причем как полированные гладкие, так и матовые варианты.
Сегодня очень популярно покрытие, которое называется DLC (Diamond like Carbon). Оно также наносится по методу ПВД. Свойства углеродного покрытия всегда зависят от того, кто его изготавливает или применяет, но обычно оно состоит из комбинации углерода, титана и азота, что, как видно из его названия, повышает долговечность часов до уровня бриллиантов. К слову, именно оно установлено в часах Apple Watch 4 Space Black, в то время как у модели Gold идет стандартное ПВД-покрытие.
PVD покрытие золотом
Истинные коллекционеры часов предпочитают аксессуары, изготовленные из золота. В одиночестве оно слишком мягкое и деформируется при ежедневном ношении. При этом, конечно же, драгоценный металл очень дорогой. Более бюджетный вариант – позолоченное покрытие. Оно часто делается для того, чтобы придать изделию вид настоящего золота за меньшую стоимость. Но такой вариант также не обеспечивает долговечность.
Чтобы получить роскошные часы по приемлемой цене, но с золотыми оттенками, производители используют ПВД-покрытие. Цирконий является популярным металлом для этой цели, так как может выглядеть точно так же, как золото, если состав будет правильным. То же самое можно сказать про нитрид титана.
Несмотря на возможность полностью заменить золото в часах, некоторые производители предпочитают не отказываться от дорогостоящего материала. Они наносят PVD покрытие золотом – тонкий слой металла, который измеряется в микронах, приблизительно от 0,15 до 0,30 мкм. Хотя современные процессы намного лучше, чем 50 лет назад, покрытие все равно изнашивается. Чем чаще носить такие часы, тереть или царапать их, тем быстрее поверхность станет более светлой и, в конце концов, сталь начнет выглядывать сквозь него. Поэтому подобные золотые аксессуары не рекомендуется носить как повседневные.
Подводя итоги, хочется отметить, что ПВД-покрытие – вещь нужная и полезная. Оно защищает от внешних воздействий, придает металлу лучший цвет и блеск. К тому же, если это серебристый оттенок, то со временем изменения во внешнем виде будут практически незаметны.
Наручные часы с позолотой
Что такое PVD, IPG, DLC покрытие?
Что такое PVD, IPG, DLC покрытие?
Наручные часы и позолота
Безусловно, главное достоинство позолоты – доступная стоимость. По умеренной стоимости Вы приобретаете презентабельность и шик. Помимо достоинств есть у позолоты и минус – это ограниченный срок службы. От того, какой толщины нанесено золото, от количества слоев, насколько подвержен механическим повреждениям и как часто пользуется аксессуар и зависит время эксплуатации наручных часов с позолотой.
Существует несколько видов позолоченных напылений: обычная позолота, гальваническое покрытие, покрытие PVD, IPG, DLC. Для обычной позолоты используется розовое и желтое золото. Данный вид напыления можно проводить не только как самостоятельную услугу, но и даже при ремонте часов. Желтое напыление получается при помощи соединения золота, десяти процентов меди и пятнадцати процентов серебра. Для получения розового оттенка добавляется любой металл, который дает розовый оттенок.
Обычная позолота наносится на наручные часы электрохимическим способом. Он гарантирует, что позолота не будет отслаиваться. Правда, данный вид покрытия легко стирается, потому что минимальная толщина составляет 4 мк, а срок эксплуатации достигает двух лет. Для того, чтобы продлить срок службы любимого аксессуара, рекомендуем не носить часы с обычной позолотой с одеждой из прочной ткани.
Помимо обычной позолоты, наручные часы могут быть покрыты гальваническим методом. Данный вид напыления достигается при помощи электролиза. В результате покрытие можно получить самой разной толщины и из самых разных металлов: золота, серебра или платины. Ещё совершенно недавно гальванический метод для защиты наручных часов использовался чаще других, но сегодня этот вариант отходит на второй план, уступая место более современным вариантам нанесения позолоты.
Что такое PVD покрытие?
PVD покрытие наносится при наличии высокой температуры, давления и вакуума. Все эти составляющие дают возможность частицам металла занять свое место среди молекул поверхности часов. Как результат, два различных металла между собой крепко соединяются, а характеристики основного металла не претерпевают никаких изменений. PVD покрытие равномерно распределяется по часовой поверхности, защищая её от образования микротрещин, представляя собой защитный слой, устойчивый к стиранию и образованию царапин. Покрытие толщиной в пять мкм надежно оберегает наручные часы от износа, именно поэтому, PVD покрытие с использованием драгоценных металлов по праву считается самым дорогостоящим методом позолоты. Наручные часы с PVD покрытием могут прослужить верой и правдой до пятнадцати лет, поэтому, данный метод является самым популярным способом обработки часовой поверхности – эффективно и универсально.
PVD покрытие обладает рядом преимуществ:
• Для нанесения необходимого напыления не нужны высокие температурные режимы, а это, в свою очередь, позволяет избежать деформацию изделия
• PDV покрытие является надежным покрытием, которое обладает антиабразивными свойствами и защищает металл-основу от коррзии
• PDV представляет собой экологически чистое покрытие, а это означает, что на окружающую среду не оказывается негативного влияния.
Спрогнозировать, насколько долговечным окажется нанесенное покрытие Ваших часов, достаточно сложно. Согласно исследованиям, 1 мк слоя позолоты истирается при регулярном ношении за 18 месяцев. На практике все обстоит совершенно иначе, потому что данный показатель у разных владельцев существенно отличается благодаря таким факторам, как влажность и температура окружающей среду, косметические средства, которыми пользуется владелец, состав ткани его гардероба.
PDV покрытие обладает одной тонкостью. Дело в том, что нитрид титана был не случайно выбран в качестве промежуточного слоя между материалом-основой и наружной позолотой. Благодаря тому, что по своим внешним данным нитрид титана практически не отличается от золота, даже если золотой слой постепенно вытерся, внешний вид наручных часов от этого не пострадает.
IPG покрытие наручных часов
Ионное напыление золота с подложкой обладает прекрасными показателями стойкости к истиранию, не вызывает аллергию, не подвержено потускнению и окислению, а также делает корпусы и браслеты часов внешне великолепными.
Уровень стойкости IPG-покрытия зависит от толщины его слоя. Средний показатель толщины позолоты после того, как будет нанесено напыление, достигает один микрометр. Согласно исследованиям, наручные часы с данным видом покрытия при трении о другие предметы металлического происхождения, либо же при сильных ударах, оставляли на себе только незначительные частицы металла второго предмета. Чтобы от них избавиться, достаточно было их просто смахнуть, при этом, никаких трещин и повреждений на корпусе не возникало. Свою прочность и надежность IPG-покрытие неоднократно доказывало на практике и зарекомендовало себя только с лучшей стороны.
Суть технологии: корпус часов помещают в специальный PVD отсек, уменьшают давление до 10-6 милибар, чтобы провести процедуру напыления без применения высоких температур (это предотвратит металлическую деформацию). Затем инертный газ аргон закачивается в отсек, газ ионизируется сильным электрическим разрядом. Имеющие положительный заряд ионы аргона бомбардируют отрицательный электрод, выполненный из золота, выбивая из него ионы металла.
Под действием силы электрического поля ионы золота ускоряются настолько, что при ударах о корпус часов они не просто оседают на поверхности, а фактически «впиваются» в нее, таким образом они встраиваются в кристаллическую решетку металла. Это приводит к образованию на поверхности переходного слоя из металла корпуса, смешанного с золотом.
Необходимо учитывать, что изделиям с PVD напылением категорически противопоказана соленая вода, влажная среда, химия, любые парфюмерные составы. Нельзя протирать их грубыми тканями.
IP-покрытие является ионным напылением на материал сверхпрочного металла с добавлением промежуточного гипоаллергенного слоя.
Различают ионное покрытие цвета Gold и Black. Соответственно, цвет изделия получается золотым, черным или любым другим. Суть самого процесса заключается в направлении потока ионов на поверхность металла с образованием слоя толщиной 1–2 мкм, поцарапать или стереть который крайне сложно.
IP-покрытие также получило широкое распространение среди различных производителей наручных часов, даже дорогих швейцарских брендов.
По долговечности и стойкости этот вид покрытия практически ничем не уступает PVD.