La deposizione fisica da vapore (PVD) è una tecnica di rivestimento versatile utilizzata per migliorare le proprietà di vari materiali.
Si tratta di metalli, polimeri e ceramiche.
Il processo prevede la conversione di una sorgente metallica in uno stato di vapore in condizioni di alto vuoto.
Questo vapore viene poi depositato su un substrato.
Questo metodo consente di creare film sottili con proprietà fisiche, strutturali e tribologiche personalizzate.
I prodotti chimici più comuni utilizzati nel rivestimento PVD includono metalli come il titanio (Ti), il cromo (Cr) e i loro nitruri e carbonitruri.
Questi includono il nitruro di titanio (TiN), il nitruro di cromo (CrN) e il carbonitruro di titanio (TiCN).
Questi rivestimenti sono noti per la loro eccellente adesione, durezza e resistenza alla corrosione e all'usura.
Sono ideali per applicazioni in settori che vanno dalla produzione di semiconduttori allo stampaggio della plastica.
5 sostanze chimiche essenziali utilizzate nel rivestimento PVD
1. Titanio (Ti)
Il titanio è uno dei metalli più comunemente utilizzati nel rivestimento PVD.
Offre un'eccellente resistenza alla corrosione e un elevato rapporto forza-peso.
2. Cromo (Cr)
Il cromo è un altro metallo molto utilizzato nel rivestimento PVD.
Offre elevata durezza e resistenza all'usura.
3. Nitruro di titanio (TiN)
Il nitruro di titanio è un composto che offre un colore giallo oro.
È noto per l'elevata durezza e la buona resistenza all'usura.
4. Nitruro di cromo (CrN)
Il nitruro di cromo è un composto che offre un'eccellente resistenza alla corrosione.
Offre inoltre una buona durezza e resistenza all'usura.
5. Carbonitruro di titanio (TiCN)
Il carbonitruro di titanio è un composto che combina le proprietà del nitruro di titanio e del carburo di titanio.
Offre un'elevata durezza e un'eccellente resistenza all'usura.
Punti chiave spiegati:
Definizione e processi di rivestimento PVD
Il PVD, o Physical Vapor Deposition, è una famiglia di processi di rivestimento che prevedono la deposizione di strati sottili dalla fase di vapore.
Questi processi avvengono tipicamente nel vuoto a basse pressioni (da 10-2 a 10-4 mbar).
Comportano il bombardamento del substrato con ioni energetici per migliorare l'adesione e la densità.
I processi PVD più comuni includono l'evaporazione e lo sputtering.
Durante la deposizione possono essere introdotti gas reattivi come azoto, acetilene o ossigeno per creare rivestimenti composti.
Materiali utilizzati nel rivestimento PVD
I materiali utilizzati nel rivestimento PVD possono essere elementi atomici puri, come metalli e non metalli.
Possono anche essere molecole come ossidi e nitruri.
Esempi di composti comunemente utilizzati sono il nitruro di titanio (TiN), il nitruro di cromo (CrN) e il carbonitruro di titanio (TiCN).
La PVD può essere applicata anche a materiali polimerici.
Tuttavia, spesso porta alla degradazione a causa della riduzione del peso molecolare durante la deposizione.
Ne sono un esempio il polietilene (PE), il fluoruro di polivinilidene (PVDF) e i polimeri coniugati π conduttivi.
Vantaggi del rivestimento PVD
I rivestimenti PVD offrono miglioramenti significativi in termini di durezza, stabilità termica e chimica, resistenza alla corrosione e all'usura.
Riducono inoltre proprietà come l'attrito, la tendenza a incepparsi, intasarsi, incollarsi, corrodersi e ossidarsi.
La PVD consente di creare strutture a strati variabili, tra cui nanostrutture, rivestimenti multistrato e monostrato.
Questa flessibilità consente di adattare i rivestimenti a requisiti applicativi specifici.
Applicazioni del rivestimento PVD
Dal 1988 i rivestimenti PVD sono stati ampiamente adottati in diversi settori industriali.
Tra questi, la produzione di semiconduttori, componenti ottici, celle solari e stampi per lo stampaggio della plastica.
La ricerca ha dimostrato che i rivestimenti PVD, in particolare quelli a base di composti di titanio e zirconio, possono migliorare significativamente la resistenza alla corrosione delle parti rivestite.
Li proteggono dalla corrosione per lunghi periodi.
Qualità e prestazioni dei rivestimenti PVD
Il materiale di base del rivestimento influisce in modo significativo sulle proprietà di corrosione dei pezzi rivestiti.
Ad esempio, i rivestimenti a base di Ti sono risultati più resistenti alla corrosione di quelli a base di Zr.
La qualità, la porosità e l'adesione dei rivestimenti PVD sono fattori critici che ne influenzano le prestazioni su diversi substrati.
Questi includono acciaio inossidabile, leghe a base di Ti e ceramica.
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