PVD(PHYSICAL VAPOR DEPOSITION)

PVD kaplama nedir?

 

         PVD (Physical Vapor Deposition) yani Fiziksel Buhar Biriktirme olarak da anılmaktadır. 1800’lü yıllarda keşfedilmiş ve son 50 yılda büyük orada kullanılmaya başlanmıştır.

PVD tekniği, vakumlu bir ortamda, rezistans vb. gibi bir ısıtıcı ile buharlaştırılan katı haldeki kaplayıcı ham maddenin, kaplanacak malzemenin üzerine ince bir film tabakası gibi yapıştırılması işlemi olarak özetlenebilir.

PVD tekniği günümüzde korozyona karşı direnç gerektiren malzemeler üzerinde, otomotiv, ağır iletken üretim ve tabii ki saatler üzerinde kullanılmaktadır. Hatta delici matkap uçlarında da bu teknik uygulanmaktadır. Alışılagelmiş kaplama tekniklerinden daha sağlıklı ve dayanıklıdır.

Saatler açısından bakarsak çizilme ve çillenme konusunda çok daha başarılıdır. Tabii ki bu teknik çizilmemeyi garantilemiyor. Ancak normal bir kaplamadan daha çok dayanıklılık sağlıyor. Ek olarak belirtmek gerekir ki kaplamanın dayanıklılık durumu biraz da tutunduğu katmanın yani üzerine kaplandığı malzemenin sağlamlığına bağlıdır.

Genelde iyon kaplama denildiğince siyah kaplama akla geliyor ancak yukarıda da belirttiğim gibi kaplanmak istenen malzemeye göre değişkenlik gösterebiliyor. Yani bu yöntemle siyah, altın ve rose kaplamalar da yapılabilmektedir.

 

PVD ÖRNEKLERİ

 

PVD kaplamanın CVD kaplamaya göre farkları

 

          PVD teknolojisinin CVD’ye göre en büyük avantajı sertmetal ve yüksek jız çeliklerinin özelliklerini etkilemeden düşük sıcaklıklarda kaplama yapılabilmesidir. CVD’de gerekli olan yüksek kaplama sıcaklıkları(850-1000 C), normalde çeliklerin temperlenme sıcaklıklarını aşmaktadır, bu nedenle takım çeliklerinde CVD kullanmak imkansızdır.

pvd kaplama

Sertmetal altlıkların, özellikle tokluk gibi özellikleri sıcaklıklarında süreye bağlı olarak düşmektedir. Diğer yandan PVD teknolojisin kaplama, 200-500 C aralığında gerçekleştirilir. Bu sıcaklık aralığı takım uygulamalarında kullanılan altlıkların özelliklerine etkimez.

PVD ile sert metal takım ve belirli kaplama uygulamalarında sıfırdan başlayarak büyümekte olan bir pazar kazanmıştır ve belirli uygulamalarda CVD ile rekabet halindedir. PVD uygulamalarında en geniş olarak kullanılan kaplama TiN katmanlardır.

Takım uygulamaları için yeterli sertlikleri, çatlak yayılmasına karşı etkili olan basma-kalıntı gerilmeleri, kaplama-altlık arasında yapışma özellikleri, kesme işlemi esnasında sağladıkları uygun arayüzey geometrileri ve çok ilginç olarak altına benzeyen renkleri, bu kaplamaların her zaman tercih edilmesini sağlamıştır.

Ancak sürekli gelişen teknoloji sürekli bir değişimide beraberinde getirmektedir. Bu nedenle takım endüstrisindeki kaplama araştırmalarında TiN kaplamalara alternatif arayışlar devam etmektedir. Geçiş metallerinin oluşturduğu nitrür1er (TiN, TiAlN, CrN, ZrN vb.) halen çeşitli uygulamalarda kullanılmaktadırlar. NbN kaplamalar da yıllardır elektronik endüstrisinde kullanılmalarına rağmen tribolojik özellikleri yeni fark edilmiştir.

 

FBB prosesinde kaplama prensibi

 

      Kaplama işlemleri, basıncı 10-5 mbar seviyesine düşürülmüş kamara içerisinde gerçekleşir. Kaplama tabakalarının istenilen kalitede olması; seçilen kaplama prosesine, ön temizlik yöntemlerine, altlığın yüzey durumuna, kaplama prosesi parametrelerine ve kaplanacak parçanın geometrisine bağlıdır.

Elde edilen kaplama tabakasının kalitesi ise tabaka özelliklerine (tabaka kalınlığına, tabakanın morfolojisine, kimyasal bileşim dağılımına ve iç gerilmelere) göre değişmektedir.

Kaplama prosesinde kaplanacak malzemeler ve iş parçaları özel tutuculara monte edilir. Bu tutucular hem kendi ekseni hem de vakum kabini içerisinde dönmektedir. Böylece iş parçaları yüzeylerinin homojen şekilde kaplanması sağlanır.