Tuki Konepajasanasto CVD

CVD

Kemiallinen kaasufaasipinnoitus (Chemical Vapor Deposition, CVD) on tekniikka, jossa substraatin pinnalle muodostetaan kemiallisia yhdisteitä kaasufaasissa olevista lähtöaineista. Tämä prosessi tapahtuu yleensä korkeissa lämpötiloissa, vaihdellen 700–1050 °C:n välillä, ja se perustuu kemiallisiin reaktioihin, jotka tapahtuvat substraatin pinnalla.

CVD-Pinnoitteen Ominaisuudet

CVD-pinnoitteille on tunnusomaista korkea kulumiskestävyys ja erinomainen tarttuvuus kovametalliin. Ensimmäiset CVD-pinnoitteet sisälsivät titaanikarbidikerroksen (TiC), mutta nykyään käytetään myös alumiinioksidi- (Al2O3) ja titaaninitridipinnoitteita (TiN). Modernit pinnoitteet kuten MT-Ti(C,N) (moderni titaanikarbonitridi) tarjoavat parempaa suojaa ja parantavat tuotteiden kulutuskestävyyttä.

Yleiset CVD-Pinnoitteet

  • MT-Ti(C,N): Tarjoaa kovuutta ja parantaa abrasiivisen kulumisen kestävyyttä, mikä vähentää viistekulumista.
  • CVD-Al2O3: Kemiallisesti inertti aine, joka toimii lämpösuojana ja parantaa kuoppakulumisen kestävyyttä sekä plastisten muodonmuutosten sietokykyä.
  • CVD-TiN: Parantaa kulumiskestävyyttä ja helpottaa kulumisen seurantaa.
    Jälkikäsittelyt parantavat terän särmäsitkeyttä ja vähentävät kuoriutumistaipumusta, mikä tekee niistä erittäin hyödyllisiä hakkaavassa lastuamisessa.

Prosessin Vaiheet

CVD-prosessi koostuu useista vaiheista:

  • Lähtöaineiden syöttö: Tässä vaiheessa substraatti altistetaan kaasumaisille lähtöaineille (prekursoreille), jotka hajoavat tai reagoivat substraatin pinnalla muodostaen halutun kalvon.
  • Reaktiot substraatin pinnalla: Lämmön vaikutuksen alaisena reaktiot muodostavat pinnoitteen substraatin pintaan.
  • Reaktiotuotteiden poistaminen: Prosessissa syntyneet reaktiotuotteet ja kantokaasut huuhdellaan pois kaasuvirralla.
  • Kaasufaasireaktioiden aktivoimiseksi voidaan käyttää lämpöä, fotoneja, elektroneja, ioneja tai plasmaa. Lämpötila mainituissa reaktioissa on tyypillisesti 800–1100 °C.

Käyttöalueet

CVD-pinnoitetut laadut ovat ensisijaisia käyttöalueilla, jotka vaativat korkeaa kulumiskestävyyttä. Näitä ovat muun muassa:

Kemialliset Prekursorit ja Pinnoitusmateriaalit

CVD-prosessissa käytetyt lähtöaineet voivat olla erilaisia yhdisteitä, kuten fluoridit, kloridit, bromidit, jodidit, organometalliset aineet, hiilivedyt, fosforitrifluoridit ja ammoniumkompleksit. Pinnoitettavia materiaaleja ovat muun muassa:

  • Metallit ja metalliseokset
  • Metalliyhdisteet, kuten boori, pii, hiili
  • Boridit, silisidit, karbidit, oksidit ja sulfidit

Turvallisuus ja Ympäristövaikutukset

Monet CVD-prosessissa käytettävät kaasut ovat myrkyllisiä, mikä edellyttää huolellista käsittelyä ja jätekaasujen asianmukaista hävittämistä. Tämän vuoksi prosessin turvallisuus ja ympäristöystävällisyys ovat keskeisiä asioita.

Yhteenveto

CVD-pinnoitus on monipuolinen ja tehokas prosessi, joka perustuu kemiallisiin reaktioihin korkeissa lämpötiloissa. CVD-pinnoitteet tarjoavat erinomaisen kulumiskestävyyden ja tarttuvuuden, mikä tekee niistä sopivia moniin teollisiin sovelluksiin, erityisesti konepaja- ja koneistusteollisuudessa. Monipuolisuus ja korkea suorituskyky tekevät tästä tekniikasta tärkeän työkalun erilaisten kovametallisten työkalujen ja komponenttien valmistuksessa.