Technologie povlakování PVD

Povlakování PVD je povrchová úprava, která chrání nástroj nebo díl před opotřebením, korozí a extrémními teplotami a přidá předmětu atraktivní vzhled.

Technologie PVD povlakování (Physical Vapor Deposition) je proces, při kterém se kovy převedou do plynného skupenství a přenesou se na předmět, kde vytvoří tenký povlak. Tento povlak, který je tenký několik mikronů – jako desetina lidského vlasu – dokáže výrazně zlepšit vlastnosti předmětu, na kterém je nanesen. Odolnost proti opotřebení se zvýší až dvacetinásobně. Předměty jsou chráněny před opotřebením, korozí, vysokou teplotou a navíc skvěle vypadají.

Jakou PVD technologii zvolit?

Mezi nejpoužívanější PVD technologie patří obloukové naprašování (Arc Evaporation), magnetronové naprašování (Magnetron Sputtering) a HiPIMS (High Power Impulse Magnetron Sputtering). Každá z těchto metod má své výhody, nevýhody a typické oblasti použití. Proto jsme pro vás připravili přehledné srovnání, které vám pomůže vybrat tu správnou technologii právě pro váš výrobek.

Obloukové naprašování je metoda, která vytváří velmi tvrdé a husté povlaky s vynikající přilnavostí. Díky tomu jsou tyto povlaky ideální pro extrémně zatížené aplikace, zejména u řezných nástrojů, jako jsou vrtáky a frézy, nebo u nástrojů pro tváření kovů. Mezi hlavní výhody patří vysoká odolnost proti opotřebení a pevné spojení s podkladovým materiálem. Nevýhodou této technologie je však tvorba makročástic (dropletů), které mohou ovlivnit kvalitu povrchu, a nižší ochrana proti korozi.

Magnetronové naprašování se vyznačuje schopností vytvářet hladké, homogenní povlaky s nízkým vnitřním pnutím. Tato technologie umožňuje velmi přesně kontrolovat tloušťku a složení povlaku, a proto je ideální pro aplikace, kde je vyžadováno nízké tření nebo specifické optické vlastnosti. Používá se například u tvářecích nástrojů, strojních dílů, optických vrstev, dekorativních povlaků a elektronických displejů. Oproti jiným metodám může mít magnetronové naprašování nižší adhezi, ale díky vysoké rovnoměrnosti a jemnosti povrchu je vhodné pro řadu citlivých aplikací.

HiPIMS představuje nejpokročilejší technologii magnetronového naprašování, která umožňuje vytvářet povlaky s extrémní hustotou, vysokou mechanickou i chemickou odolností a vynikající přilnavostí. Výsledný povrch je hladký, bez makročástic, a díky nízkému vnitřnímu pnutí je ideální i pro náročné aplikace. HiPIMS se často využívá při výrobě řezných a tvářecích nástrojů s nejvyššími nároky na životnost, ale také v leteckém a kosmickém průmyslu, nebo pro biokompatibilní povlaky ve zdravotnictví. Nevýhodou této technologie jsou vyšší pořizovací a provozní náklady a nižší rychlost nanášení ve srovnání s ostatními metodami.

Každá z uvedených technologií má své místo a opodstatnění. Výběr vhodné metody závisí na konkrétním použití, požadavcích na mechanické vlastnosti, životnost, hladkost povrchu, adhezi nebo chemickou odolnost. Díky široké škále možností, které PVD povlaky nabízí, je možné optimalizovat výkon a životnost nástrojů i dílů téměř v každém odvětví průmyslu.

AdvaMat jako jedna z mála firem v Česku disponuje i metodou HiPIMS, která používá vysokovýkonové impulzy k vytváření plazmatu s vysokou hustotou iontů. Zatímco obloukové napařování (arc) a magnetronové naprašování jsou základní techniky PVD, HiPIMS představuje pokročilou verzi magnetronového naprašování, která kombinuje výhody obou technologií a umožňuje vytvářet povlaky s lepší mikrostrukturou, což znamená, že povlaky mohou být hladší, hustší a mají lepší vlastnosti.

Jak funguje PVD povlakování

Proces PVD (Physical Vapor Deposition) povlakování je precizně řízený a probíhá ve více fázích, z nichž každá má zásadní vliv na kvalitu výsledného povlaku. Tento technologický postup je klíčový pro dosažení požadovaných mechanických, chemických a tribologických vlastností povrchových vrstev, zejména u nástrojů, komponent pro přesné strojírenství nebo funkčních dílů s vysokými nároky na životnost.

Průběh PVD povlakování: přesné řízení pro špičkový výsledek

Nejprve se díl umístí do vakuové komory, kde se tlak sníží na minimum. Tím se odstraní vzduch a všechny nežádoucí plyny, které by mohly negativně ovlivnit kvalitu povlaku. Následuje ohřev na teplotu až 450 °C, který zlepšuje přilnavost a zajišťuje lepší podmínky pro další fáze.

Před samotným nanášením povlaku probíhá tzv. iontové leptání. To odstraní tenkou vrstvu oxidů z povrchu materiálu a aktivuje ho pro perfektní spojení s budoucím povlakem. Poté následuje klíčová část – vlastní depozice. Povlakový materiál, například titan nebo zirkonium, se ve vakuu odpaří do plynné fáze a postupně se usazuje na povrchu dílu. Výsledkem je tenká, kompaktní vrstva s přesně definovanými vlastnostmi. Po dokončení procesu se komora vrací do atmosférického tlaku a díl se ochladí na bezpečnou teplotu. Následuje pečlivá kontrola kvality: měří se tloušťka povlaku, testuje se adheze a provádějí se další zkoušky podle požadavků aplikace.

PVD povlaky: Všude kolem nás

PVD povlaky najdeme téměř všude – v kuchyni, v koupelně, ve výrobních halách i v našich kapsách. Jsou to extrémně tenké vrstvy, které se nanášejí na povrch různých předmětů, aby zvýšily jejich odolnost, životnost a estetickou hodnotu. I když si to často neuvědomujeme, PVD technologie chrání a zlepšují produkty, které denně používáme – od displeje telefonu až po nože v kuchyni nebo vnitřní vrstvu obalu na chipsy.

Kde všude se s PVD povlaky setkáváme?

V elektronice a spotřebičích pomáhají PVD vrstvy chránit displeje před poškrábáním, zvyšují odolnost ovládacích prvků a zajišťují jejich lepší vzhled. V kuchyni povlakované nože lépe odolávají korozi a opotřebení, zatímco příbory díky povlakům déle vydrží a lépe se čistí.

V potravinářství zajišťují PVD vrstvy například u obalů na chipsy a instantní potraviny ochranu proti vlhkosti a kyslíku, čímž prodlužují čerstvost. U plechovek pak brání kontaktu kovu s potravinou a snižují riziko chemických reakcí.

PVD povlaky najdeme i v koupelně – na sprchových hlavicích, klikách nebo vodovodních bateriích, kde nejen chrání proti poškrábání, ale přispívají i k luxusnímu vzhledu díky metalickým odstínům. V dekoracích, špercích nebo hodinkách zase povlaky plní estetickou i ochrannou funkci.

Významné je využití také v průmyslu – ať už při výrobě forem pro plasty, sklářských forem, obráběcích nástrojů nebo komponent vystavených vysokému tření. Zde povlaky zvyšují tvrdost, snižují opotřebení a prodlužují životnost dílů. Své místo mají i v optice – chrání čočky, zajišťují antireflexní úpravu nebo filtrují světelné spektrum.