Pvd涂层使用哪些化学品？深入探讨核心材料和气体

实际上，PVD不使用传统意义上的液态“化学品”。相反，该工艺在高真空环境中汽化固体材料，以在表面沉积一层薄膜。主要使用的材料是纯金属，如钛和金、金属合金，以及石墨等陶瓷，它们与氮气等特定的反应性气体结合，形成最终涂层。

PVD的核心原理不是化学混合，而是原子工程。该过程将汽化的固体靶材（如金属）与精心选择的反应性气体在真空中结合，直接在零件表面创建一种新型高性能材料。

PVD涂层的两个核心“成分”

要了解PVD涂层的构成，您必须从两个在过程中结合的独立组件来考虑：固体源材料和反应性气体。

该过程始于所需基材的固体块或圆盘，称为靶材。该靶材通过高能源（如电子束或离子轰击）汽化。

靶材的选择决定了最终涂层的基本性能。常见示例包括：

这是创建最具功能性的PVD涂层的关键。在靶材汽化时，通常会将精确量的反应性气体引入真空室。

汽化的金属原子与这种气体反应，在基材表面形成全新的化合物。这就是如何制造坚固、耐用的陶瓷涂层。常见的反应性气体包括：

例如，在引入氮气的同时轰击纯钛靶材，会产生极其坚硬、金色的氮化钛（TiN）涂层——一种在过程开始时不存在的材料。

在许多PVD方法中，还会使用氩气（Ar）等惰性气体。它不会成为最终涂层的一部分。相反，它的离子被加速轰击靶材，通过称为溅射的过程物理地敲出原子。

靶材和反应性气体的特定组合是为了实现期望的结果而选择的。

最坚硬和最耐用的PVD涂层通常是金属陶瓷。它们通过金属蒸气与气体反应形成。氮化钛（TiN）、氮化铬（CrN）和碳氮化钛（TiCN）等涂层极其坚硬，用于切削工具和工业部件。

PVD广泛用于创建明亮、耐用的颜色。颜色由沉积在表面上的最终化合物决定。

对于医疗植入物或敏感电子产品等应用，通常需要纯的、未反应的金属。在这种情况下，钛或金靶材在不引入反应性气体的情况下被汽化，沉积纯元素的薄膜。

PVD工艺本身对可以成功涂覆的材料施加了限制。高真空环境是主要因素。

PVD在真空下稳定且能承受适度工艺热量的材料上表现出色。这包括几乎所有类型的钢、硬质金属以及钛、铜和铝等有色金属。已经镀铬或镀镍的物品也是极好的选择。

有些材料被认为是“真空不友好”的，因为它们在压力降低时会释放气体（放气）。这种污染会破坏真空并阻止形成高质量涂层。

最常见的例子是含有锌的材料，例如黄铜（除非首先用其他涂层密封）和任何镀锌部件。

PVD中的“化学”选择是基于最终表面所需性能的战略决策。

最终，PVD中的材料是一个由元素和气体组成的工具包，经过精心设计，以原子为单位构建高性能表面。