Multi-katlı kaplama, niş bir endüstriyel işlemden temel bir üretim tekniğine dönüştü, tek bir kaplamanın elde edemeyeceği yollar, iki veya daha farklı metalik veya seramik tabakaları temel bir substrata yatırmak, mühendisler terziye, elektrik iletkenliği veya görsel temyiz etmek - tek bir kaplamanın elde edemeyeceği yollar.Uzmanlık yöntemlerinden, malzemelerden elde edilen ilerlemeler, malzemeler bilimi ve süreç kontrolü, geleneksel krom-on-nickel sistemlerinin çok katmanlı kaplamalara kadar çok katmanlı kaplamalar.Bu makale, en son yenilikleri inceler ve fonksiyonel roller inceler.
Multi-Layer Plating
Çok katmanlı kaplama, aynı zamanda duplex veya üçlük kaplama olarak da bilinir, ekinatif bir kaplama oluşturmak için farklı malzemelerin eşdeğer bir uygulamasını içerir.Her katman farklı bir işlev yerine getirir: temel tabaka, bakır seviyelerinin mikroskopik direnci veya sertliği sağlar ve üst bir tabaka son görünüm veya tribolojik performans sunar. Klasik örnek, bumper ve bataryalarda kullanılan bakır-nckel-chromium sistemidir.
Modern sistemler, birkaç nanometre kadar ince tabakaları tanıtıyor (aslı atom tabaka dapozisyon) veya birkaç yüz mikrometre (yapım kaplama) olarak kalınabilir. Alt tabakalar çelik ve alüminyumdan ileri polimerler ve seramikler için aralığı.
Katmanlar arasındaki bağlantılar kritiktir. Interdiffüzyon arayüzünde - sıcaklık, kaplama akım yoğunluk ve banyo kimyası tarafından kontrol edilir - kaplamanın ön tedavide veya mekanik deformasyonda hayatta kalacağız.
Son zamanlarda, Plating Techniques
Son on yılda hem elektroplating hem de buhar-fazem depozisyon yöntemlerinde önemli bir rafineri görüldü. Aşağıdaki alt bölümler çok katmanlı kaplama yeteneklerini genişletmiş olan temel teknolojik sıçramaları vurgulamaktadır.
Yeniliklerin Elektroplatılması
Geleneksel DC elektroplating, karmaşık geometriler arasında tek bir metal iyon oranı sağlar. Pulse plating (eskiden şu anki modulation) şimdi kumaşçıların tahıl yapısını değiştirmesine izin verir, porosity azaltır ve karmaşık geometriler arasında daha sıkı kaplamalar sağlar. Pulse ters kaplama, şu anda düzenli olarak tersyüzlü yatakları ters çeviren, derin recesses veya yukarı kenarlarda zeminler inşa etmek için özellikle değerlidir.
Gelişmiş banyo kimyagerleri de katkıda bulunmuşlardır. Örneğin, trivalent kromyum banyoları (hexavalent kromium) eşit veya daha iyi korozyon direnci ve beyaz-mavi humetri ve yarı-t Morgan mikrobalance (QCM) ile mikro-neks-insic sertliği kontrol eden tabakalarının aşırı derecede düşüklüğü veya öz-gerçekleştirilmesi gibi mikro-gerçek zamanlı izleme (fotometrik) mikropsometri ve yarı iletkenlik ile gözlemleyerek.
Fiziksel Vapor Deposition (PVD)
PVD teknikleri – magnetron sputtering, kathodic yay buharlaştırma, ve elektron benzeri karbon - rerakter metallerin (titanyum, kromyum, zirkonyum, chromium, zirta nitrit, kromatyum nitrit, elmas benzeri karbon) aksine, yüksek oranda ince, yüksek oranda sıkıştırıcı filmler gerektirmez.
Çok katmanlı mimarilerde, PVD süperlattik kaplamaların yaratılmasına olanak sağlar: yüksek güçte nanometre ölçekli beton tabakaları, her iki bileşenden daha fazla sağlam bir şekilde, bir TiN/AlTiN multikatlı çatı, bir matkap yayılımı her arayüzde tekrarlanabilir. Yüksek güçlendirici mıknatıslı betonda son gelişmeler (HiPIMS) düzgün yüzeylerle son derece yoğun tabakalar üretir, örneğin, bezeller ve akıllı telefonlar gibi dekoratif maddeler için post-polishing adımları azaltır.
Elektroless Plating
Elektrozmik Olmayanlar (autocatalytic deposition), uygulanan mevcut olmayan yüzeyler için kaplama olmayan tek pratik yöntem olarak kalır.The nikel-phosphorus alaşım depozitosu elektrotsız nikel (EN) tarafından oluşturulan ve dayanıklı, enerji tüketimini azaltıp, yıkanma ve elmas partikülleri için daha da artırılabilir.
Çok katmanlı sistemler için, elektrotsız nikel, bir alt kat olarak takdir edilir, tüm dişlileri ipleler ve iç delikler için tutarlı bir kalınlık sağlar. elektrotoksit nikelden sonra, üst düzey bir elektrot kaplama katmanı veya gümüş kullanılabilir. Elektrozsuz bakır ve elektrot soluyumlu banyoların son gelişimi baskılı tüm çantalar için tüm seçici devreler ve esnek elektronikler için, hassas yüzeyler için gerekli olan kontak noktaları ortadan kaldırır.
Atom Katmanı Deposition (ALD)
ALD geleneksel olarak yarı iletken üretim ile ilişkilendirilirken, yüksek uçlu mekanik ve optik kaplamalarda travez kazanmaktadır. ALD depozitolar uygun, pin dele-free oksit filmlerini (Al2O3, TiO2, ZrO2) bir atom tabakası, biyoköpücü yüzey reaksiyonlarını sürdürürken, ALD, renkli kaplamalar için en iyi 100 kompleks kaplama ile başarılı bir şekilde boyanabilir. Örneğin, Al2O3 ve HfO2 bir yığın, metal implantlar için bir süre koruma sağlar.
Multi-Layer Plating'in fonksiyonel Faydaları
Çok katmanlı kaplamaların gelişmiş performansı tek bir malzeme sağlamadığı sinerjik etkilerden ortaya çıkıyor. Aşağıda, tabakalı mimarilerin bana ölçülebilir avantajları verdiği birincil fonksiyonel kategorilerdir.
Korozyon Direnişi
Korozyon koruması, çok katmanlı bir kaplama için en yaygın sürücü olmaya devam ediyor. Bir çinko bazlı alt katman (zinc, çinko-nickel, veya çinko-iron) elektrotoksit (20-50 μm) elektrotoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksitoksi gibi bir bariyer sunuyor.
Son araştırmalar, temel katmanın bileşimini artırmak için Interkat mühendisliğine odaklanmaktadır (örneğin, Wood'un nikel) veya temel katmanın bileşimini yükseltmek (örneğin, çinkodan nikel-zengin alaşıma geçiş) potansiyel farklılıkları en aza indirir. ASTM B456 ve ISO 9227, üreticilerin çok katmanlı korozyon performansını hızlandırmış koşullar altında doğrulamalarına yardımcı olan test protokolleri sağlar.
Direniş ve Tribolojik Performans
Sert, lubricious üst tabakalar, aşındırıcı ve yapıştırıcı aşınmasına karşı hareket parçaları korur. Electroless nikel with co-depositositositository Parçacıkları ısı tedavisinden 800 HV'ye kadar sert bir şekilde sıkıştırılabilir, kromatyum nitrit veya elmas benzeri karbon (DLC) depozito ile depozitoyu azaltırken, üç katmanlı bir sistem (örneğin, üç katmanlı nikel bazlı elektroz nikel / ⁇ ⁇ orta + DLC top) tek bir kaplamaya göre% 40 azaltır.
Kendi kendine özgü katmanları da üst katta şampuan veya grafik içeren bir şekilde fark edilir. Örneğin, elektrotsız nikel-fosforus (10 μm) takip edilen elektrotository (5 μm) uzay aracı bileşenleri için kuru yağdırıcı.
Elektrik ve Termal Davranış
Yüzeyler, devreler ve ısı batakları yüzey tabakasında yüksek iletkenlik gerektirir, ancak çelik veya alüminyuma bakır elektrot kaplaması,% 100 IACS'ye yaklaştı, ancak bakır o oksitler (0.5-2 μm) sert bir şekilde şarj edici yüzeysel basıncı önler ve düşük kontakt direnci sağlar. Yüksek sıcaklık ortamları için, bakır ile altın arasındaki bir nikel bariyer tabakası, bakır ile altın arasındaki bir yüzeysel yüzeyleri zayıflatır.
Isı yönetimi bileşenleri, çok katmanlı yaklaşımlardan da faydalanmaktadır. Graphite-copper kompozit kaplamalar, bakır ve grafikene oksit'in eşdeğer elektrotsal izolasyonu ile uygulanır, 600 W /m·K. Bunlar, LED modüller ve güç elektroniklerinde ısı yayarlar olarak kullanılır.
Diğer Fonksiyonel Faydaları
Multi-katli kaplama da sağlar:
- [FONT:0]Electromanyatıcı kalkanı[Dönetici: 1) Mobil cihazlar için bakır üzerinde, adhesion için bir nikel alt katta.
- [FONT:0]Hydrogen permeasyon bariyerleri[Döntgen: 1) – Hidrojen embrittlementi önlemek için çelik boru hatlarının katmanları.
- [FONT:0)Biocompatability[Dönetici:0)[Dönetici: Platinum over titanyum on implantable elektrotlar, bir titanyum-nitride adhesion katmanı ile.
- [FONT=0)Magnetic özellikleri[[Dönetici:0)[Döneticiler[Döneticiler)[[Döneticiler[Döneticiler:0).
Dekoratif Multi-Layer Uygulamaları
Mühendislik ötesinde, çok katmanlı kaplama sayısız tüketici malların görsel kimliğini tanımlar. Renk, ışık ve doku, tabaka kompozisyonu ve sıralaması ile manipüle edilebilir.
Maddeler ve Watches
Precious metal kaplama genellikle nikel veya palladium temel bir tabaka ile başlar ve gri renkte kaplamalardan uzak durmak için kullanılır.10-20 microns of gold (14k, 18k, or 24k) istenen renk ve uzlaşıcı direnç sağlar.
Otomotiv ve Havacılık Trim
Chrome kaplaması, parlak nikel için altın standarttır, ancak çevresel düzenlemeler trivalent kromyum ve PVD alternatifleri teşvik etti. Tipik bir otomotiv ızgara tedavisi, ilk iletim katmanı olarak elektrotoksit nikel kullanıyor (15-25 μm), ve sonunda mikrogözlü hexavalent veya trivalent kromatyon.
Havacılık iç mekanları genellikle duplex elektroz nikel + PVD alüminyum veya yüksek çözünürlükte FAA flammability gerekliliklerini karşılayan bir bitirmek için kullanılır.
Tüketici Elektronik ve Lüks İyiler
Akıllı telefonlar, dizüstü bilgisayarlar, ve kulaklık grupları sıklıkla çok katmanlı bir fırçalanmış veya aynalı bir bitirilir. En yaygın çöp: bakır temel (kullanıcı ve korozyon direnci için) + parlak nikel (ortalama ve korozyon için) + ince bir üst tabakada camdan veya kromatoksidan bir “uzayırık” görünümü için.Bu kaplamalar binlerce işlem ve cilt yağlarına maruz kalmalıdır.
Mimari ve Tesisat Donanımı
Bataryalar, kapı işliyor ve ışık fikstürleri su, temizlik kimyasalları ve bu parçalar için çok katmanlı sistemler genellikle şunları içerir:
- Base bakır (15-20 μm) seviye ve düktilite için
- Parlak veya nikel (10-15 μm) korozyon direnci için
- Kromium'un en iyi tabakası, nikeli fırçaladı veya bir PVD seramik çizilir direniş ve renk
Yeni “savaşta pirinçler” ve “modern gümüş”, üst tabaka alaşımını ayarlayarak üretilir (örneğin, pirinç hue veya beyaz-altın görünümü için bakırdaki% 20 çinko).
Meydanlar ve Gelecek Yollar
Olgunluğa rağmen, endüstri devam eden araştırma ve süreç yenilikleri kullanan çözülmemiş zorluklarla karşı karşıyadır.
Adhesion ve Interkat Compatality
Katlar arasındaki kötü adhesa, temel bir kaplama başarısızlığı nedeni olarak kalır. Bu, stres birikiminden (ensile vs. sıkıştırıcı), birkaç mikron üzerinde yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş yavaş
Çevre ve Düzenleme Basınçları
REACH ve BTC gibi düzenlemeler hexavalent kromium, cyande bazlı banyolarda yatırım yapıyor ve bazı organik katkı maddeleri bu, trivalent kromium, alkalin cyande-free çinko ve iyonik-liquid bazlı elektrodepozisyona geçişini hızlandırdı.
Süreç Kontrolü ve Kalite Güvencesi
Çok katmanlı yığınların imha edici kalınlığı zorlu çünkü X-ray fluorescence (XRF) ve beta geri yükleme standartları her katman çift için kalibrasyon standartlarını gerektirir. Eddy current ve koulometrik yöntemler de tabaka malzemelerinin benzer olduğu zaman sınırlamaları vardır.
Gelişen Teknolojiler ve Trendler
İleriye bakıldığında, çok katmanlı kaplama yeteneklerini genişletmeye söz veren birkaç eğilim:
- [FONT:0)Nanocomposite katmanları: Co-depository nanopartiküller (karbides, oksitler, grafikene) gelişmiş sertliğe, lubricity veya antimik özellikler için geleneksel metal matrislere.
- [FONT:0) Akıllı kaplamalar:[Dönetici:[Döncükler:0) Çok katmanlı yığınlar, ısıya veya susağa yanıt olarak renk değiştirir veya hasar üzerine korozyon inhibitörleri.
- [FONT:0] Dijital kaplama hatlarının dijital ikizleri: Simülasyon yazılımı, elektrik alan dağıtım, sıvı akış ve deneme-terör olmadan tasarımı optimize etmek ve yenilemek için büyüme sağlar.
- [[D-printed bileşenlerinin belirli alanlarını eklemek için seçici kaplamanın uygulandığı Hibrit sistemler.
Bu gelişmeler, işlevsel ve dekoratif kaplamalar arasındaki hattı daha da bulanıklaştıracak, tasarımcıların hem güzel hem de sona kadar mühendis olan bir yüzeyi belirtmesine izin verecek.
Daha ayrıntılı standartlar için, ESRAT:0)ASTM International), elektrot depolanmış kaplamalarda kılavuzlar. Ek olarak, yüzey bitirme için endüstri yayınları (NASF)) için endüstri yayınları, süreç yenilikleri ve düzenleyici gelişmeler hakkında düzenli güncellemeler sağlar.