برای ایجادطیف های مختلف رنگی به روش PVD، رسوب دهی فیلم های نازک باید دارای استوکیومتری های(نسبت عناصر مشخص در ترکیب) ویژه ای باشد. به طور معمول ، یک فلز پایه انتخاب می شود و با یک گاز فعال واکنش داده می شود و یک ترکیب سرامیکی بسیار نازک ایجاد می کند. به عنوان مثال ، پوشش های تیتانیوم هنگام رسوب گذاری معمولاً نقره ای یا خاکستری رنگ هستند، اما افزودن نیتروژن به منظور تشکیل دهی ترکیب نیترید تیتانیوم (TiN) یک رنگ طلایی خیره کننده ایجاد می کند. بعلاوه، اگر مقدار کمی کربن به TiN اضافه کرده تا کربنیترید تیتانیوم (TiCN) ایجاد شود، طیفی از رنگهای رزگلد بدست خواهد آمد. جدول زیر برخی از ترکیبات عناصر مورد نیاز برای ایجاد برخی از رنگهای پوشش PVD را نشان می دهد.
جدول ۱ : رنگ های پوشش های PVD
همانگونه که مشاهده می کنید، هر نوع فلز پایه می تواند ترکیب های رنگی مختلفی برای پوشش های PVD ایجاد کند، از خاکستری گرفته تا برنز و آبی. از سوی دیگر، سایر عناصر پایه پوشش تنها محدود به ایجاد طیف هایی از خاکستری هستند. این تفاوت یکی از دلایلی است که باعث می شود بیشتر فیلم های تزئینی با دوام بر پایه تیتانیوم یا زیرکونیوم باشند. دلیل دوم این است که ترکیباتی که این رنگهای چشمگیر را ایجاد می کنند از طرفی دارای ویژگی های بسیار خوبی در برابر سایش و مقاومت در برابر مواد شیمیایی هستند.
با استفاده از این پوشش های با دوام/ تزئینی، صنعتگران می توانند طیف گسترده ای از رنگ های پوشش PVD را بر روی انواع بافت های مختلف زیرلایه قرار دهند. تمام فیلمهای رنگی تولید شده به روش PVD با بافت سطح زیرلایه مطابقت دارند، بنابراین، بسته به زیر لایه ی مورد استفاده، هر سطح پوشش دهی شده ظاهر و احساس خاصی ایجاد می کند. پوشش دهی یک زیر لایه براق باعث ایجاد پوششی درخشان می شود در حالی که رسوب دهی روی یک زیرلایه دارای بافت زبر تر منجر به ایجاد رنگ کدر و مات خواهد شد.
ضخامت فیلم در برخی از انواع پوشش های PVD (به عنوان مثال TiCN) متغیری برای تغییر رنگ نیست اما برای برخی دیگر از عناصر پایه، رنگ پوشش به ضخامت آن وابسته است(اکثر پوشش های اکسیدی). برای ایجاد یک رنگ یکنواخت در یک قطعه 3 بعدی، در حالتی که رنگ پوشش وابسته به ضخامت باشد(در این فیلم های نازک، اثر تداخل لایه-نازک اتفاق می افتد) ممکن است نیاز به اصلاح سطحی خاص وجود داشته باشد.
مدت زمان دوام پوشش های دکوراتیو PVD
پوشش های دکوراتیو PVD بسیار با دوام هستند. آنها مقاومت به خوردگی و سایش بسیار بالایی ایجاد می کنند. با این حال، این پوشش ها خواص پوشش های ضخیم تر که مخصوص مقاومت در برابر سایش هستند را ندارند. هدف اصلی استفاده از این پوشش ها ایجاد ظاهری فوق العاده خوب است و خواص مکانیکی در اولویت بعدی قرار دارد. ضخامت فیلم برای اکثر این پوشش ها کمتر از 0.5 میکرومتر می باشد.
پوشش های رنگی PVD مقاومت خوبی در برابر سایش به وسیله سیم ظرفشوئی فولادی دارند. در آزمایشی، یک صفحه پوشش دهی شده با پوشش ZrN به ضخامت 0.4-0.5 میکرومتر را مورد تست سایش با سیم فولادی با سیکل 3000 دور قرار دادیم. وزن نیروی اعمالی به صفحه 1.7 کیلوگرم بوده است. سیم فولادی آسیبی به پوشش وارد نکرده و با انجام بررسی های بیشتر از جمله آنالیز عنصری (شکل زیر) پروفیل عمق پوشش به کمک تست GDOES، مشخص شد که آسیب چندانی به پوشش وارد نشده و پوشش سالم باقی مانده و امکان تحمل سیکل های بیشتری را نیز دارد.
شکل 1: آزمایش آنالیز عنصری پوشش های مختلف پس از انجام تست سایش با سیم فولادی (3000 سیکل)