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          CMF| 表面處理工藝-PVD

          來源:長辰實業  日期:2022-05-17

          CMF設計師在設計方案時,常常會考慮運用各種表面處理工藝來做設計實現,目的是滿足產品裝飾性或高性能等要求。


          大千世界,萬物形態各異,外表光鮮亮麗,從設計到量產,中間走過了復雜繁多的工序過程,作為一名CMF設計師或工程師,你對于金屬、陶瓷、玻璃、塑膠、皮革等材料的成型及產品表面處理工藝了解多少呢?

          先從PVD工藝開始吧!

          PVD

          是英文Physical Vapor Deposition 即物理氣象沉積的縮寫。

          PVD的工藝過程是物理過程實現物質轉移,將原子或分子由源轉移到基材表面上的過程。

          具體來說,是指在真空條件下,采用低電壓、大電流的電弧放電技術,利用氣體放電使靶材蒸發并使被蒸發物質與氣體都發生電離,利用電場的加速作用,使被蒸發物質及其反應產物沉積在工件上。

          實際上我們CMF設計師,接觸到的并不需要這么專業的理論。

          通俗易懂的講,PVD是一種工業制造上的工藝,即真空鍍膜,讓產品擁有美觀的金屬質感和優良的性能,多用在鈑金件、擠壓件、MIM(金屬射出成型)、PIM(粉末射出成型)、蝕刻件、機加件和焊接件等零件的工藝上... ...

          PVD可以用在不少材質上,包括:塑料、不銹鋼、銅、鐵、銀、陶瓷、玻璃、鋁、鈦合金、鋅合金、粉末冶金、液態金屬等,但最多的還是用在金屬上。

          有些廠家直接只做金屬PVD,所以從廠家的叫法來說,有時候PVD被專指金屬類PVD。

          PVD鍍膜的顏色種類

          PVD鍍膜目前能夠做出的膜層的顏色有深金黃色、淺金黃色、啡色、古銅色、灰色、黑色、灰黑色、七彩色、紫色、紅色、綠色、藍色等不少顏色,但最多的還是金色系,棕色系和黑色灰色系。

          通過不同的靶材來鍍不同的顏色,金色、藍色、紫色等彩色用氮化鈦、鈦化物、硅化物,藍色用銦錫合金,亮銀色用銦錫合金,黑色用鎢,灰色用錫鎳鉻之類的金屬。

          雖然PVD可以鍍非常對的顏色,只是這個配方的研發成本非常高,還有專利保護的原因,所以目前可調的顏色也就十幾種,很難去微調顏色。

          通過控制鍍膜過程中的相關參數,可以控制鍍出的顏色;鍍膜結束后可以用相關的儀器對顏色進行測量,使顏色得以量化,以確定鍍出的顏色是否滿足要求。


          PVD鍍膜的優點

          1 高硬度——硬度是衡量產品材料抗壓變形程度的一個重要性能指標。

          我們先看一組數據:

          a 鍍鎳層厚度0.005硬度——約180HV

          b 含磷化學鍍鎳層的硬度——約300HV

          c 鋁材基體的硬度——約100HV

          經陽極氧化后膜的硬度——約300HV

          硬質陽極氧化膜的硬度——約500HV

          d 濕式硬質鉻電鍍時維氏的硬度——約800HV

          e 采用PVD工藝產生的鍍膜的硬度——約1600HV

          2 卓越的附著力——可以折彎90度以上不發生裂化或者剝落(PVD鍍膜持有很高附著力和耐久力),其它的技術,包括電鍍,噴涂都不能與其相比。

          3 美觀——膜層顏色種類繁多,上色均勻一致,表面細膩光滑,富有金屬光澤,永不褪色。

          4 耐久的表面

          高度耐磨損——耐刮擦、不易劃傷、不易脫落和開裂。

          化學性能穩定——耐腐蝕、抗酸、抗氧化。在烈日、潮濕等惡劣環境中不易變色、脫落性、破損等,性能穩定。

          好清潔——容易清除油漆和筆跡,并不留下痕跡。

          5 經濟——可減少清洗和擦亮電鍍黃銅或金色所必須的時間和成本。

          6 加工方便——可鍍材料廣泛,與基體結合力強??梢晕g刻出任何能夠想象出的設計圖案。

          7 環?!獙Νh境無害,避免化學中毒,不雖然生產過程有廢氣排放,需要后期過濾,但基本屬于綠色制造的范疇,對人體和生態環境無害。


          PVD鍍膜膜層的厚度

          PVD鍍膜膜層的厚度較薄,為微米級,一般為0.3μm~5μm,其中裝飾鍍膜膜層的厚度一般為0.3μm~1μm,因此可以在幾乎不影響工件原來尺寸的情況下提高工件表面的各種物理性能和化學性能,鍍后不須再加工。

          PVD鍍膜與傳統的化學電鍍比較


          相同點

          兩者都屬于表面處理的范疇,都是通過一定的方式使一種材料覆蓋在另一種材料的表面。

          不同點

          PVD鍍膜膜層與工件表面的結合力更大,膜層的硬度更高,耐磨性和耐腐蝕性更好,膜層的性能也更穩定;PVD鍍膜不會產生有毒或有污染的物質。

          PVD鍍膜會取代傳統的化學電鍍嗎?


          現階段不能!

          除了在不銹鋼材料表面可直接進行PVD鍍膜外,在很多其他材料(如鋅合金、銅、鐵、塑料等)的工件上進行PVD鍍膜前,都需要水鍍,包括先對它們進行化學電鍍Cr鉻。

          使用鉻酐毒性大對人體傷害大,國際上也對六價鉻進行限制,再有化學鍍鉻走位極差,低電位鍍不上成為最大難題。

          PVD鍍膜主要應用在一些比較高檔的五金制品上,對那些價格較低的五金制品通常也只是進行化學電鍍而不做PVD鍍膜。

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