پوشش دهی به روش های PVD , CVD
پوشش دهی به روش رسوب فیزیکی بخار (PVD)
Physical Vapour Deposition
روش پراکنشی: در این روش یک نمونه از ماده پوشش و زیر لایه در محفظه خلاء قرار می گیرد محفظ تا فشار 10-5Torr و یا کمتر تخلیه شده و سپس یک گاز خنثی معمولاً آرگون به داخل آن به نحوی فرستاده
می شود که فشار تا حد تور و یا بیشتر افزایش یابد نمونه پوشش که در بوته است از زمین عایق شده است به یک منبع الکتریکی با 1000 ولت منفی DC وصل می شود اعمال این ولتاژ تخلیه شدید الکتریکی را موجب می شود بنابراین هاله ای از یون های آرگون به وجود می آید.
یون های آرگون تولید شده با انرژی زیاد جذب نمونه پوشش یا هدف شده و بنابراین توسط یک فرآیند انتقال گشتاور در اتم های نمونه پوشش از آن جدا می شود.
اتم های خارج شده به سمت زیر لایه حرکت کرده و بر روی آن رسوب می کند.
پوشش دهی یونی Ion Plating
در واقع این روش روشی اصلاح شده یا توسعه یافته دو روش قبلی می باشد و به عنوان یک فرآیند مجزا و مستقل تعریف نمی شود.
کتاب های وکیوم برای انواع پمپ ها
اگر در ضمن فرآیندهای تبخیری در خلاء و یا پراکنشی پتانسیل منفی زیادی بر روی زیر لایه اعمال گردد به نحوی که توسط یون های مثبت موجود در پلاسما بمب باران شود به این روش پوشش دهی یونی گویند در این روش درضمن فرآیند تبخیر در خلاء گاز آرگون باید به داخل سیستم تزریق گشت تا اینکه هاله ای از یونهای آرگون برقرار شود بمب باران یونی زیر لایه در ضمن رسوب گذاری می تواند بهبود چسبندگی و ساختار پوشش را موجب شود.
نکته 1: محفظ این کوره ها را معمولاً از فولادهای زنگ نزن غیر مغناطیسی می سازند و کوره های آزمایشگاهی را می توان از محفظ های شیشه ای ساخت.
نکته 2: جهت ایجاد سیستم خلاء از یک پمپ روغنی نفوذی همراه با یک پمپ مکانیکی استفاده می شود با استفاده از پمپ های روغنی نفوذی می توان خلاء های بسیار زیاد (UHV) در حد تور جهت تشکیل پوشش Ultra High Vacum ها با درصد خلوص بالا استفاده کرد.
نکته 3: ماده ای که قرار است تبخیر شود باید در بوته و یا روی نگهدارنده های مستقر گردد که با آن واکنش انجام ندهد.
نکته 4: منبع حرارتی می تواند یک فیلمان سیمی از جنس تنگستن تانتان و یا مولیبدن باشد.
نکته 5: نوع ساختار ایجاد شده بر روی سطح بستگی به فلز پوشش فشار کوره دمای تبخیر و .... دارد.
پوشش دهی به روش رسوب شیمیایی بخار
(CVD) Chemical Vapour Deposition
رسوب شیمیایی بخار در این روش بر اساس واکنش شیمیایی بین یک فاز گازی و سطح گرم شده یک زیر لایه به منظور ایجاد یک پوشش است می توان دامنه وسیعی از پوشش های فلزی و سرامیکی را پوشش داد. مثلاً تانتالیم برای خوردگی یا کاربید تیتانیم برای سابش
یالایه های تزئینی یا نیمه هادی ها یا تولید لایه های مغناطیسی و نوری همچنین این روش را می توان برای لایه های بسیار نازک استفاده کرد واکنش ها در این روش معمولاً در محدودۀ 150 تا 2200 درجه سانتی گراد انجام می شود. اگر تشکیل رسوب همراه با نفوذ بین اتم های رسوب و زیر لایه نباشد لایه هایی با ترکیب شیمیایی کاملاً مستقل و مجزا از زیر لایه تشکیل می شود تحت چنین شرایطی می توان از عدم چسبندگی بین پوشش و زیر لایه استفاده کرد و یک لایه نازک آزاد از جنس فلز پوشش تهیه کرد مثلاً یک لایه نازک AL تولید کنیم.
اگر اتم های رسوب و زیر لایه بتوانند در زیر لایه نفوذ کنند تحت چنین شرایطی اتصالات قوی یا زیر لایه حاصل می شود و امکان تشکیل ترکیبات و یا آلیاژها در فصل مشترک زیر لایه رسوب وجود دارد.
برخی از پارامترها عبارتند از دما، فشار، نرخ جریان گاز نحوه حرارت دادن زیر لایه و همچنین شکل کلی دستگاه و تجهیزات مورد استفاده (ص 433 – 432 برای مطالعه).
به طور کلی CVD به دو سیستم تقسیم می شود.
1- باز 2- بسته
سیستم بسته: اغلب برای تصفیه و افزایش درصد خلوص فلزات استفاده می شود و نرخ رسوب گذاری کم است.
سیستم باز: اکثر فرآیندها با این روش است گازهای واکنش کننده به طور ممتد وارد و از طرف دیگر محصولات گازی واکنش ها خارج می شود.
مزایای CVD
1- امکان تشکیل انواع مختلف پوشش ها
2- تشکیل رسوبات با کیفیت بالا
3- سرعت زیاد تشکیل رسوب
محدودیت های CVD
1- نیاز به دمای بالا در برخی حالات
2- فشارهای کم (پمپ خاص)
3- مشکلات حرارت دادن زیر لایه در برخی مواقع مثلاً پلاستیک ها
محمد رضا ابراهیمی
محمد رضا ابراهیمی