การเคลือบด้วย PVD (Physical Vapor Deposition)

บทความนี้เรามาเจาะลึกเรื่องการเคลือบผิวด้วย PVD กันครับ โดยให้เราเข้าใจกันก่อนว่า PVD ไ่มได้ทำได้เคลือบแค่เฉพาะสแตนเลสได้เท่านั้น แต่เคลือบลงวัสดุได้หลายอย่างมาก ทีนี้เรามีดูกันครับ ว่ามีกี่แบบ เคลือบอะไรได้บ้าง ใช้อะไรในการทำบ้าง และออกมาเป็นยังไง

การเคลือบด้วย PVD (Physical Vapor Deposition) เป็นกระบวนการในการสร้างเคลือบผิววัสดุโดยใช้กระบวนการที่วัสดุเป็นสภาวะแก๊สและถูกฝังลงบนผิววัสดุอื่นโดยไม่ใช้กระบวนการเคมี. มีหลายแบบของการเคลือบด้วย PVD ดังนี้:

Thermal Evaporation

ลักษณะ: ใช้ความร้อนในการเปลี่ยนวัสดุที่ต้องการเคลือบให้เป็นสภาวะแก๊สและฝังลงบนผิว.

ข้อดี: ง่ายและราคาถูกสำหรับการผลิตขนาดเล็ก.

ข้อเสีย: อาจไม่เหมาะกับการผลิตขนาดใหญ่หรือวัสดุที่ต้องการความแข็งแกร่งมาก.

Sputter Deposition

ลักษณะ: ใช้โซ่ไอออนในการตีพาร์ติเคิลของวัสดุที่ต้องการเคลือบและส่งพาร์ติเคิลเหล่านี้ไปฝังบนผิววัสดุ.

ข้อดี: สามารถเคลือบผิววัสดุที่มีความแข็งแกร่งและทนทานมาก.

ข้อเสีย: ค่าใช้จ่ายสูงกว่าและอาจต้องการอุปกรณ์ที่ซับซ้อน.

Pulsed Laser Deposition

ลักษณะ: ใช้เลเซอร์ในการทำให้วัสดุเปลี่ยนเป็นสภาวะแก๊สแล้วฝังลงบนผิววัสดุ.

ข้อดี: สามารถใช้กับวัสดุที่มีความซับซ้อน.

ข้อเสีย: อาจมีความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายสูง.

Arc Evaporation

ลักษณะ: ใช้การเกิดปลายฟ้า (arc) ในการแปลงวัสดุเป็นสภาวะแก๊สและฝังลงบนผิววัสดุ.

ข้อดี: สามารถสร้างเคลือบที่มีความแข็งแกร่งและทนทาน.

ข้อเสีย: อาจมีความซับซ้อนและค่าใช้จ่ายสูง.

ข้อดีทั่วไปของ PVD

• เคลือบที่สร้างขึ้นมีความแข็งแกร่ง, ทนทานต่อการสึกหรอ, และต้านทานต่อการเสียดสี.
• สามารถควบคุมคุณภาพและความหนาของเคลือบได้.
• ไม่ใช้สารเคมีที่เป็นอันตราย.

ข้อเสียทั่วไปของ PVD

• ค่าใช้จ่ายสูงกว่าการเคลือบด้วยวิธีเคมี (CVD).
• อาจต้องการอุปกรณ์และการซ่อมบำรุงที่ซับซ้อน.
• อาจไม่เหมาะกับวัสดุที่มีพื้นผิวที่ซับซ้อนหรือขนาดใหญ่.

เหล็ก อลูมิเนียม กระจก พลาสติก เงิน ทองแดง เคลือบ PVD ได้ไหม

การเคลือบด้วย PVD (Physical Vapor Deposition) สามารถใช้กับหลายชนิดของวัสดุได้ สำหรับวัสดุที่คุณระบุมา:

เหล็ก (Steel): สามารถเคลือบด้วย PVD ได้ และนิยมในการเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอ การเสียดสี และการกัดกร่อน.

อลูมิเนียม (Aluminum): สามารถเคลือบด้วย PVD ได้ เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอและการกัดกร่อน หรือเพื่อเพิ่มความสวยงาม.

กระจก (Glass): สามารถเคลือบด้วย PVD ได้ โดยเฉพาะในการผลิตกระจกที่มีการป้องกันแสง UV หรือกระจกที่ต้องการคุณสมบัติเฉพาะ.

พลาสติก (Plastics): สามารถเคลือบด้วย PVD ได้ แต่ต้องใช้ความระมัดระวังเนื่องจากวัสดุพลาสติกมีความต้านทานต่อความร้อนที่ต่ำ การเคลือบอาจทำให้พลาสติกหยาบ หรือเกิดปัญหาทางเคมี.

เงิน (Silver): สามารถเคลือบด้วย PVD ได้ โดยเฉพาะในการผลิตเครื่องประดับเพื่อเพิ่มความทนทานต่อการเปลี่่ยนสีหรือการกัดกร่อน.

ทองแดง (Copper): สามารถเคลือบด้วย PVD ได้ เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน หรือเพื่อเพิ่มความสวยงาม.

ในการเคลือบด้วย PVD, การเตรียมผิวของวัสดุเป็นขั้นตอนที่สำคัญมาก เนื่องจากมันจะกำหนดคุณภาพและความยั่งยืนของการเคลือบ. การเคลือบบางวัสดุอาจต้องการการปรับแต่งกระบวนการเคลือบให้เหมาะสมกับลักษณะของวัสดุนั้น ๆ.

อะไรที่ไม่สามารถเคลือบด้วย PVD ได้

การเคลือบด้วย PVD (Physical Vapor Deposition) มีความยืดหยุ่นในการใช้งาน, แต่ยังมีบางประเภทของวัสดุหรือเงื่อนไขที่อาจไม่เหมาะสมหรือยากต่อการเคลือบด้วย PVD:

วัสดุที่มีความต้านทานต่อความร้อนสูง: วัสดุที่ละลายหรือเปลี่ยนแปลงรูปทรงเมื่อถูกต้มสุกในสภาวะความร้อนสูงจะทำให้ยากต่อการเคลือบด้วย PVD.

วัสดุพลาสติกบางชนิด: แม้ว่าการเคลือบ PVD สามารถใช้กับพลาสติกได้ แต่พลาสติกบางชนิดอาจเกิดการเปลี่ยนแปลงรูปทรงหรือมีปัญหาเกี่ยวกับความยึดเกาะของการเคลือบ.

วัสดุที่มีพื้นผิวไม่เรียบ: การเคลือบด้วย PVD จำเป็นต้องใช้พื้นผิวที่เรียบร้อย และวัสดุที่มีพื้นผิวที่ไม่เรียบอาจทำให้การเคลือบไม่สม่ำเสมอ.

ชิ้นงานขนาดใหญ่มาก: เนื่องจากข้อจำกัดของเครื่อง PVD ชิ้นงานที่มีขนาดใหญ่เกินไปอาจไม่สามารถเคลือบได้.

วัสดุที่มีการเปลี่ยนแปลงส่วนประกอบทางเคมี: วัสดุที่เปลี่ยนแปลงเมื่อถูกต้องการใช้การเคลือบด้วย PVD อาจไม่เหมาะสม.

วัสดุที่ต้องการความยืดหยุ่น: การเคลือบด้วย PVD มักจะทำให้พื้นผิวแข็งขึ้น และอาจไม่เหมาะสมสำหรับวัสดุที่ต้องการความยืดหยุ่น.

ชิ้นงานอะไรบ้างที่เอามาเคลือบ PVD ได้

การเคลือบด้วย PVD (Physical Vapor Deposition) มีความเป็นทั่วไปและเป็นกระบวนการที่สามารถใช้เคลือบชิ้นงานจากวัสดุและขนาดต่าง ๆ ได้. ชิ้นงานที่สามารถเคลือบด้วย PVD ได้ ได้แก่:

เครื่องมือตัด: เคลือบที่มีความทนทานต่อการสึกหรอและความร้อนสูงเช่น สว่าน, ใบเลื่อย, ฟรีส, และทิปการตัด.

ชิ้นส่วนเครื่องจักร: เช่น ลูกปืน, เฟือง, และโรลเลอร์ เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการสึกหรอและการเสียดสี.

อุปกรณ์อิเล็กทรอนิกส์: เช่น ผิววงจร, แผ่นวงจร, และเซ็นเซอร์.

เครื่องประดับ: เคลือบสีเพื่อเพิ่มความสวยงามและความทนทาน เช่น นาฬิกา, แว่นตา, และต่างหู.

อุปกรณ์การแพทย์: เช่น เครื่องมือผ่าตัด, ข้อต่อปล artificially, และอุปกรณ์ในการรักษา.

อุปกรณ์กีฬา: เช่น หัวไม้กอล์ฟ, โครมแผ่นเสียง, และขอบล้อรถจักรยาน.

งานวิศวกรรมพื้นผิว: เช่น อุปกรณ์ที่ต้องการความเป็นกันน้ำ, ทนต่อการกัดกร่อน, หรือสามารถป้องกันการเกิดฝ้าบนผิวได้.

ตกแต่งชิ้นงาน: เช่น รายละเอียดที่ใช้เสริมความสวยงามในรถยนต์หรืออุปกรณ์ตกแต่งบ้าน.

ชิ้นงานในอุตสาหกรรมการบิน: เพื่อเพิ่มความทนทานต่อการกัดกร่อน, ความร้อน, และเพื่อลดน้ำหนัก.

การเคลือบด้วย PVD มักจะให้ความทนทานที่ดีต่อการสึกหรอ, การกัดกร่อน, และความร้อน เพิ่มความแข็งแกร่งและความยาวนานของชิ้นงาน.

การเคลือบด้วย PVD ใช้ความร้อนเท่าใหร่

การเคลือบด้วย PVD (Physical Vapor Deposition) ทำในห้องสูญญากาศภายในเครื่องเคลือบ และโดยปกติจะใช้ความร้อนเพื่อกระตุ้นขบวนการของการเคลือบ. อุณหภูมิที่ใช้ในกระบวนการ PVD มักจะขึ้นอยู่กับวิธีการเคลือบและวัสดุที่เคลือบ.

Thermal Evaporation: คือการใช้ความร้อนเพื่อทำให้วัสดุที่จะถูกเคลือบเป็นสูญญากาศ (การ verdigris). ในกรณีนี้, ความร้อนจำเป็นอาจต้องเป็นอุณหภูมิสูง เช่น 1,000 องศาเซลเซียสหรือสูงกว่า, ขึ้นอยู่กับวัสดุที่ใช้.

Sputtering: ในกระบวนการนี้, เป้าหมาย (target) ของวัสดุที่จะถูกเคลือบจะถูกกระแทกด้วยไอออนในสภาวะสูญญากาศ เพื่อทำให้มีการ verdigris และปิดบังชิ้นงาน. อุณหภูมิที่ใช้มักจะต่ำกว่าการ verdigris ด้วยความร้อน แต่อาจต้องการอุณหภูมิเพื่อเพิ่มความยึดเกาะของการเคลือบ.

Pulsed Laser Deposition: ใช้เลเซอร์เพื่อ verdigris วัสดุเป้าหมาย ซึ่งมักจะต้องการความร้อนสูง.

แม้ว่าข้อมูลด้านบนจะให้ภาพรวมเกี่ยวกับกระบวนการเคลือบ PVD และความร้อนที่ใช้ แต่ความร้อนที่จำเป็นสำหรับการเคลือบจะขึ้นอยู่กับวัสดุที่ต้องการเคลือบ และข้อมูลรายละเอียดขึ้นอยู่กับเทคนิคเคลือบและเครื่องจักรที่ใช้. จึงควรตรวจสอบข้อมูลเฉพาะที่เกี่ยวข้องกับกระบวนการเคลือบที่ต้องการ.

การเคลือบด้วย PVD (Physical Vapor Deposition) ใช้เวลาเท่าใหร่

เวลาที่ใช้ในการเคลือบด้วย PVD (Physical Vapor Deposition) ขึ้นอยู่กับหลายปัจจัย:

ประเภทของ PVD: วิธีการเคลือบต่าง ๆ เช่น sputtering, arc evaporation, หรือ pulsed laser deposition อาจมีเวลาในการเคลือบที่ต่างกัน.

ความหนาของการเคลือบ: ถ้าต้องการความหนามาก, การเคลือบอาจใช้เวลานานกว่าความหนาที่น้อย.

ขนาดและรูปร่างของชิ้นงาน: ชิ้นงานขนาดใหญ่หรือมีรูปร่างที่ซับซ้อนอาจต้องการเวลาในการเคลือบมากกว่าชิ้นงานขนาดเล็ก.

ระบบและขนาดของเครื่อง PVD: เครื่องขนาดใหญ่และทันสมัยอาจมีความเร็วในการเคลือบมากกว่าเครื่องขนาดเล็ก.

วัสดุที่ใช้เคลือบ: บางวัสดุอาจต้องการเวลาในการ verdigris มากกว่าวัสดุอื่น.

พารามิเตอร์การเคลือบ: แรงดัน, อุณหภูมิ, และปัจจัยอื่น ๆ ที่ปรับแต่งการเคลือบ.

แม้ว่าจะยากที่จะกำหนดเวลาการเคลือบด้วย PVD ในทุกกรณีได้, แต่ส่วนใหญ่การเคลือบด้วย PVD สามารถทำได้ภายในเวลาเพียงไม่กี่นาทีถึงหลายชั่วโมง ขึ้นอยู่กับความต้องการและพารามิเตอร์การเคลือบ.