انواع رنگ و جنس پوشش

 

پوشش­های PVD  بر روی قطعات صنعتی و تزئینی در رنگ­ های متنوع با ساختار مختلف برای کاربردهای گوناگون تولید می­ شود.

 

 

 

نسل اول: اولین پوشش ایجاد شده با روش PVD پوشش­ های سخت نیتریدی عناصر واسطه مانند TiN ، CrN و ZrN بوده اند. سختی بالای این پوشش­ ها در مقایسه با فولادهای تندبر و کاربید سمانته قابل توجه بود. همچنین به خاطر ظاهر جذابشان برای صنعت دکوراتیو و تزئینی نیز مورد توجه قرار گرفتند. پایداری حرارتی این پوشش­ ها برای کاربردهای ماشین­کاری در سرعت بالا مناسب نمی­ باشد. به طوری که پوشش­های TiN در دمای 450 درجه سانتی گراد اکسید و تجزیه شده و از بین خواهد رفت.

نسل دوم: پایداری حرارتی پوشش­ های تک فازی از جمله TiN با افزودن عنصر آلیاژی از جمله Cr، Al، و Y به داخل ساختار TiN  بدست می­ آید. به عنوان مثال پوشش­ های نانوساختار TiAlN که به عنوان جایگزین TiN و پوشش مقاوم به اکسیداسیون مطرح است. با وجود سختی بالا، به دلیل تشکیل محلول جامد، مقاومت به اکسیداسیون بسیار خوبی را از خود نشان می­ دهد. در این پوشش با تشکیل لایه نازک نانومتری Al₂O₃ در دمای بالا موجب حفاظت پوشش در برابر ادامه اکسیداسیون خواهد شد.

نسل سوم: بهبود خواص مکانیکی با ایجاد پوشش­ های چندلایه ه­ای و ابرشبکه حاصل می ­شود. واژه «ابرشبکه» به پوشش­ های چندلایه گفته می­ شود که تناوب لایه­ ها با ضخامت کمتر از ۱۰ نانومتر باشد. یکی از اولین مثال­ های پوشش­ های ابرشبکه، TiN/VN و پوشش TiN/NbN می­ باشد. با انتخاب ترکیب مناسب برای پوشش­ های چندلایه، امکان بهبود خواص پوشش­ها از قبیل مقاومت در برابر سایش، خوردگی و اکسیداسیون و افزایش چکش­خواری وجود دارد.

نسل چهارم: پوشش­های نانوکامپوزیتی شامل حداقل دو فاز است: یک فاز نانوبلوری و یک فاز آمورف و یا دو فاز نانوبلوری مانند TiAlSiNs. ترکیب دانه­ های نانوبلوری سخت (مانند کاربیدها و نیتریدها) و مواد آمورف(مانند DLC) با مدول الاستیک بالا، موجب دستیابی به سختی بالا و بازیابی الاستیک خوب شده است. پوشش­ های نانوکامپوزیتی نوعاً به عنوان پوشش­های فوق سخت شناخته می­ شوند که مقدار سختی آن ها بیشتر از۴۰GPa است.

نسل پنجم: تلاش­های اخیر بر توسعه پوشش­های سخت، مقاوم به سایش و ضریب اصطکاک پایین متمرکز شده است. برای این مهم می­ توان از موادی چون گرافیت، MoS₂ و مواد اکسیدی در پوشش نانوکامپوزیت استفاده کرد. پوشش­های مقاوم به سایش و خود روانکار با استفاده از فازهای روان کننده مانند گرافیت، کربن آمورف و  MoS₂ در داخل پوشش توسعه یافته است. ضریب اصطکاک پوشش­های خود روانکار در این حالت بین ۰.۱ تا  ۰.۰۱ خواهد بود. تحقیقات نشان می­ دهد خواص سایشی پوشش­های کلاسیک با استفاده از لایه نازک  DLC (شبه الماس) به عنوان لایه خارجی بهبود یافته است.

 

 

قطعات صنعتی	پوشش
	TiN	TiC	CrN	AlTiN	ZrN	DLC
میکرو سختی(HV)	۲۰۰۰-۲۵۰۰	۲۷۰۰-۳۰۰۰	۲۱۰۰-۲۵۰۰	۳۰۰۰-۳۷۰۰	۲۲۰۰-۲۶۰۰	۱۵۰۰
ضریب اصطکاک در حالت خشک(µ)	۰.۵	۰.۴	۰.۵	۰.۴	۰.۵	۰.۱
ضخامت پوشش(µm)	۱-۴	۱-۴	۱-۴	۱-۴	۱-۴	۱-۴
دمای اکسیداسیون(֯C° )	۵۰۰	۴۰۰	۶۵۰	۹۰۰	۵۵۰	۴۰۰
رنگ ظاهری	طلایی	خاکستری	نقره­ ای	بنفش تیره- رزگلد	طلایی روشن	نوک مدادی

 

 

 

 

 

پوشش TiN: نیترید تیتانیم اقتصادی­ ترین لایه پوششی است که همواره به دلیل رنگ طلایی جذاب مورد تقاضای مشتریان بوده است. این پوشش اولین بار با روش PVD تولید شد. از این پوشش برای رنج وسیعی از کاربردهایی که نیاز به افزایش سختی، مقاومت گرمایی، مقاومت به اکسیداسیون و روان­سازی دارند مورد استفاده قرار می­ گیرد. همچنین دوستدار محیط زیست بوده و در صنایع دارویی و پزشکی مورد استفاده قرار می­ گیرد. در صنایع ابزارسازی نیز کاربرد وسیعی برای بالابردن عمر و مقاومت به سایش ابزارهای برش، سوراخکاری و… دارد.  در حوزه دکوراتیو نیز کاربرد بسیاری برای پوشش شیرآلات، زیورآلات، بلور و کریستال، قاشق و چنگال استیل، سرامیک و … دارد.

 

 

منبع: مهندسی نانو پوشش­های سخت و مقاوم؛ دکتر حسن علم خواه