Coraggioso.ruТехника

Зачем металлические покрытия и часы покрывают PVD материалом, какие свойства придает

Современная часовая промышленность предлагает на рынке широкий ассортимент изделий, в которых разобраться порой бывает достаточно сложно. При производстве швейцарских часов очень часто используют PVD-покрытие. Что это такое, знает не каждый. А ведь вышеуказанное напыление играет важнейшую роль в защите изделия от влаги и не только.

Зачем металлические покрытия и часы покрывают PVD материалом, какие свойства придает

Что такое PVD-покрытие?

Покрытие PVD представляет собой метод, при котором твердый материал превращается в паровую фазу для покрытия другого материала. Процесс превращает твердый материал (называемый мишенью) в пар. Затем он конденсируется, чтобы покрыть другой материал, известный как заготовка.

Покрытие PVD, как метод, имеет множество процессов. Каждый процесс имеет уникальную процедуру нанесения покрытия на заготовку. Примерами популярных процессов PVD являются испарительное осаждение и напыление. Уникальность PVD-покрытия хорошо прописана в его известности и использовании несколькими сталелитейными заводами и компаниями.

Все процессы впоследствии приводят к образованию тонкой пленки на заготовке. Это свойство отличается от других методов покрытия, которые приводят к образованию толстого слоя покрытия. Также из-за этого свойства покрытие PVD получило название «тонкопленочное покрытие».

Применение вакуумного напыления

pvd покрытиеДанный вид напыления используют для создания на поверхности инструментов, деталей, оборудования покрытия с функциональным подтекстом. Например, производство оправ очков с позолотой или часов с PVD-покрытием. Данное напыление обладает следующими свойствами: коррозионно-стойкое, износостойкое, проводящее, эрозионностойкое, изолирующее, барьерное, антифрикционное.

В качестве материалов для напыления выступают металлы, такие как титан, вольфрам, алюминий, молибден, никель, железо, медь, хром, графит. Также в технологическую смесь иногда добавляют активный химический газ. Например, кислород, азот или ацетилен.

С помощью вышеуказанного метода вакуумного напыления производители имеют возможность получать сверхтонкие покрытия толщиной от 2 ангстрем до 2 микрон. Специалисты отмечают, что после нанесения PVD-покрытия дополнительной обработки поверхность изделия уже не требует.

Чем отличается покрытие PVD от позолоты? Методы нанесения защитного напыления

pvd покрытие часов
Оба вышеуказанных способа защиты часов от влаги широко применяются в промышленности. Специалисты утверждают, что главной разницей между данным напылением и обычной позолотой является именно толщина золота на браслете и корпусе часов.Следует отметить, что существует сталь с PVD-покрытием — частичным или полным, желтого или белого цвета. Благодаря данному покрытию корпус часов имеет отличные водоотталкивающие свойства и высокую износостойкость. Толщина этого напыления находится в пределах от 3 мкм до 20 мкм.

Специалисты утверждают, что позолота со временем стирается. В год уменьшается толщина золота на корпусе часов, согласно среднестатистическим данным, приблизительно на 1 микрон.

Также существуют и другие методы нанесения защитных покрытий:

  • покрытие гальваническое палладием (при этом используется небольшая примесь никеля), которое придает изделию ярко-белый цвет;
  • покрытие гальваническое палладием и никелем (отличается от предыдущего способа тем, что здесь применяется больший процент никеля);
  • ионное напыление стали (корпус часов белого, но тусклого цвета);
  • ионное напыление золота (придает изделию всевозможные оттенки желтого цвета).

Среди методов термического напыления выделяют такие:

  • испарение лучом лазерным;
  • испарение лучом электронным;
  • испарение дугой вакуумной;
  • магнетронное распыление;
  • имплантация ионов.

Технология нанесения

PVD покрытие часов наносится в специальной камере с давлением, которое близко к давлению в космосе. Благодаря этому, процесс нанесения осуществляется без применения высокой температуры. Таким образом, металл не деформируется. В специальную камеру подается газ аргон под напряжением 2000 Вольт. За счет этого происходит ионизация газа, которая способствует созданию электрического поля. Соответственно, ионы золота «впитываются» в металл, оседая на корпусе часов. Такой эффект позволяет создать новый слой, который состоит из металла и золота. Используемая технология нанесения обеспечивает невозможность отслоения данного покрытия.

Виды и способы покрытия корпусов часов

В настоящий момент существует множество способов нанесения различных материалов на корпус часов (Гальванический, Лакокрасочный,PVD,IPG,MGP,DLC). Делается это как для придания часам красивого, презентабельного вида, так и для получения дополненных свойств, такие как защита от истирания, царапин, окисления, коррозии и т.д.

Зачем металлические покрытия и часы покрывают PVD материалом, какие свойства придает

Итак, давайте же разберемся в этих непонятных обозначениях и рассмотрим основные виды покрытий корпусов часов:

Лакокрасочное покрытия

Данный вид покрытия используется очень редко и как правило в часах очень никого качества. Такое покрытие не долговечное срок службы до 1 года, потом оно очень сильно истирается. Таким видом покрытия как правило использую производители часов из азиатского региона, для имитации керамики.

Читайте также:  Лигатурная масса драгоценных металловИсключение составляет лишь покрытие из жесткой резины, которое наноситься похожим методом и служит в качестве дополнительной амортизацией в туристических и спортивных часах.

Гальванический метод

Основан на принципе электролиза, считается основным способом нанесения покрытая до 80х годов двадцатого века. Как правило на часы наносился слой металла толщиной в 3-5 микрон этого было достаточно для сохранения хорошего внешнего вила до 7 лет. В более дорогих часах исписывалось более толстое покрытие до 10 микрон, что продлевало срок службы до 10 лет. Этим методом наносятся покрытие из хрома, никеля, серебра, золота, палладия.

  • К гальваническому методу относятся PDP метод, покрытия палладием с примесями никеля, делает ярко-белый цвет.
  • К гальваническому методу относятся PNP метод, покрытия никелем с небольшой примесью палладия

Основным минусом нанесения покрытия гальваническим способом считается отсутствие равномерности нанесенного покрытия. Бывали случае, что равномерность нанесения колебалась до 30% с разных частей покрываемого изделия.

PVD (Physical-Vapour-Deposition) вакуумно-диффузное напыление

Наиболее прогрессивный метод по сравнению с предыдущим. Весь процесс протекает в вакуумной среде при температуре от 200 по 500 градусов по Цельсию. Материал (Золото, Палладий, Платина, Хром, Сталь, Никель), как бы «испаряются» и этот «пар» осаждается на структуру корпуса. Этот метод позволяет более точно контролировать толщину и равномерность нанесения покрытия.

Зачем металлические покрытия и часы покрывают PVD материалом, какие свойства придает

Толщина слоя металла составляет те же 3-5 микрон, но качество самого покрытия, его твердость и равномерность намного выше чем при гальваническом методе. При этом срок службы может достигать 15 лет.

Данным видом покрытия пользуются и в современной промышленности. Оружейные производители покрывают титаном или карбид титаном стволы ружей и детали ножей. Хромом и никелем — автомобильные колесные диски. Медицинские инструменты, так же покрывают хромом, титаном или золотом. Данный метод нанесения используется и в космической промышленности.

IP — (Ion-Plating-хххх) – метод ионного напыления

Является одной из разновидности PVD метода покрытия. Метод IP-ионного напыления имеет лучшие показатели по истиранию, окислению и химической стойкости по сравнению с PVD методом. Достигается это путем воздействия высокого давления и большой температуры, которая может доходить до 1500 градусов по Цельсию. В результате молекулы метала, как бы смешиваются с молекулами корпуса часов. Уровень прочности превышает в 5 раз по сравнению с гальваническим методом.

Аббревиатура IP может содержать следующие значения, в зависимости от испытуемого материала для напыления:

  • IPG — (Ion-Plating-Glod) – желто-золотое покрытие
  • IPR — (Ion-Plating-Rose) – розово-золото покрытие
  • PB — (Ion-Plating-Blake) – черное покрытие
  • IPS — (Ion-Plating-Steel) – стальное покрытие
  • MGP (сокращение от multi-gold plating — многослойное золотое покрытие).

Является одной из разновидности PVD и IPG покрытия. Стой разницей, что используется дополнительной слой из нитрида титана или карбида титана, нанесенный IPG или PVD методом, на который в дальнейшем наноситься тем же методов слой золота.

Этот способ покрытия в три раза более устойчив к истиранию и появлению царапин, если сравнивать его с IPG покрытием.

DLC (Diamond-Like-Carbon) —Алмазоподобный

Данную аббревиатуру можно буквально перевести Алмазоподобное – покрытие в настоящий время этот вид покрытия считается самым лучшим, потому что углерод (из которого состоит алмаз, самый твердый материал) наноситься на материал корпуса часов. Метод был разработан в 2008 году.

Это технология плазменного импульсного распыления графита в вакуумной камере и осаждение ионов углерода с достаточно большой энергией на изделия.

После нанесения такого покрытия, корпус часов может приобретать уникальные свойства, такие как повышенное сопротивление к воздействию эклектического тока, химических веществ, а также устойчивость к царапинам и истиранию.

Данный метод используют специалисты нашего сервисного центра для дополненного нанесения и реставрации корпусов часов.

Зачем металлические покрытия и часы покрывают PVD материалом, какие свойства придает

Маркировка и пробы золотого покрытия: на что обращать внимание?

Как уже упоминалось,полностью золотых часов не изготавливают, и, если вам говорят обратное, стоит задуматься. Если покрытие содержит золото, то на корпусе будет указана маркировка «Au» (от лат. «аурум» — золото). Рядом должна быть указана проба золота: чем она выше, тем более стойким считается покрытие. Золото 585 пробы и ниже считается техническим, покрытие из него не отличается стойкостью. Более востребовано золото 750 пробы, а в дорогих моделях часов можно встретить и 999-ю.

Вместо указания процентного содержания золота в покрытии западные производители указывают караты: проба 999 обозначается как 24 К, 750-я – 18К, 585-я – 14К.

Уход и восстановление позолоты

Можно ли восстанавливать покрытие позолотой? Обратившись к опытному ювелиру можно получить отреставрированное изделие в первозданном виде.

Ухаживать за изделиями с позолотой надо очень аккуратно, стараясь не повредить тонкий внешний слой. Снимать грязь необходимо с помощью мягкой тряпки, смоченной в спиртовом растворе. А вот позолоченное серебро чистят с помощью соды и старой зубной щетки. После проведения оздоровительных процедур, украшения надо промыть водой и хорошо высушить.

Многие хотят узнать, можно ли снять позолоту из серебряных позолоченных предметов. Это можно сделать несколькими способами:

  1. Химический способ позволяет снять позолоту в растворе царской водки, ну а потом, при необходимости, из хлористого золота можно получить золото металлическое.
  2. С помощью электролиза позолоту удаляют в растворе серной кислоты. Изделие с покрытием закрепляют на аноде и погружают в ванну с серной кислотой. Нужно понимать, что снятие позолоты электролизом и серной кислотой требует определенных навыков и оборудования, поэтому зачастую лучше обратиться к специалисту-гальванику.
  3. Есть еще и третий метод, он применим в тех случаях, когда не требуется выделять золото, как металл. Покрытие удаляют с помощью самой мелкой наждачной бумаги, а изделию придают товарный вид, натирая его полировочной пастой.

Восстановить позолоту, потерявшую вид из-за механического воздействия тоже можно. Но для этого необходимо предварительно очистить поверхность, потом покрыть ее никелем, затем нанести слой позолоты. Восстановленный предмет будет и дальше радовать своих обладателей.
Нередко приходится решать проблему — как отличить золото от позолоты? Проба позолоты имеет одно единственное значение — 999. Золотые украшения имеют клеймо 585 или 583. Если в процессе золочения употреблялась фольга, то проба может быть любой, но не 585 и 583.

Как определить подделку? Хорошо помогает спирт или нитрат серебра. Надо смочить раствором ватку и слегка протереть изделие, предварительно смочив его водой.

Если металл не темнеет, значит – это золото. Можно попробовать прикусить изделие «на зуб» или поцарапать ногтями. Если будет образовываться стружка, значит это позолоченное изделие.

Общие шаги, связанные с покрытием PVD

Покрытие PVD имеет разные процессы. Тем не менее, каждый процесс состоит из трех общих шагов, описанных ниже:

Парообразование

Испарение – это превращение мишени в ее паровую фазу. В зависимости от процесса, которому вы следуете, у нас есть много способов преобразования мишени в ее паровую фазу. Например, при испарительном осаждении нужно всего лишь нагреть материал в вакууме до очень высокой температуры. Это вытесняет и испаряет атомы на поверхности мишени, делая их доступными для следующего шага.

Реакция

Этап реакции имеет решающее значение в любом выбранном вами процессе нанесения покрытия методом PVD. Почему? Вы можете определить такие свойства, как твердость и цвет, посредством реакции. Вы также должны заметить две вещи на этом шаге. Во-первых, именно на этом этапе вы решаете, насколько прочно атомы мишени связываются с заготовкой после конденсации. Кроме того, вы должны убедиться, что на этом этапе не происходит никакой химической реакции.

Вы добьетесь сильной адгезии при использовании реактивных газов, таких как азот, кислород и ацетилен. Эти газы могут образовывать соединения, такие как оксиды, нитриды и т. д., которые защищают от коррозии и ржавчины.

Кроме того, контролируя газы и время, вы можете определить эстетические параметры, такие как цвет материала с покрытием. Создание химически неактивной атмосферы возможно с помощью инертных газов. Во многих отраслях промышленности аргон является наиболее распространенным инертным газом, используемым в PVD-покрытии.

Отложение

После завершения стадии реакции, т.е. процесса нанесения покрытия, пар/атом мишени конденсируется с образованием тонкопленочного покрытия на изделии. Это покрытие придает эстетическую яркость. Это не только украшает; в нем реализовано качество звука влияния прежней сцены. После этого этапа ваша сталь остается для охлаждения, прежде чем вы начнете наслаждаться ею.

Покрытие CVD

Зачем металлические покрытия и часы покрывают PVD материалом, какие свойства придает

С начала использования твёрдосплавного инструмента производители увеличивали износостойкость и прочность путём добавления в состав металла небольшое количество карбида титана (TiC). Данный сплав давал ожидаемый результат, но ценой уменьшения прочности и увеличения хрупкости инструмента. В какой-то момент повышение концентрации TiC в сплаве становилась настолько высокой, что эффект становился обратным и инструмент становился менее стойким и более хрупким.

В 1970 году проблема хрупкости твёрдосплавного инструмента была решена путём создания тонкой плёнки TiC на поверхностях и режущих кромках инструмента что позволило, не изменяя внутренней структуры твёрдого сплава повысить стойкость и скорость обработки. Дальнейшее развитием этой идеи стало применение в качестве материала покрытия нитрида титана (TiN) и оксида алюминия (Al2O3).

Основные свойства указанных покрытий:

  • Карбид титана TiC – повышает износостойкость твёрдосплавного инструмента и предотвращает образование сколов
  • Нитрид титана TiN – предотвращает формирование заусенцев и налипание обрабатываемой заготовки на режущую кромку, повышая качество обработки поверхности
  • Оксид алюминия Al2O3 – значительно увеличивается стойкость к высоким температурам и препятствует критическому нагреву инструмент так как является хорошим термоизолятором

В основе данного метода нанесения покрытия лежит процесс, происходящий в камере в которой поддерживается высокая температура (до 1200 градусов Цельсия). Материал покрытия подаётся в паровом агрегатном состоянии и под действием высокой температуры вступает в реакцию с поверхностным слоем металлорежущего инструмента или детали (заготовки). Данный процесс получил название – химическое осаждение из парового агрегатного состояния (СVD – Chemical Vapor Deposition).

Преимущества покрытия CVD

Не смотря на очевидные преимущества данного метода:

  • относительная простота и дешевизна процесса;
  • возможность создания покрытий необходимой толщины;
  • возможность создания многослойных покрытий с уникальными свойствами и большим количеством комбинаций этих слоёв. В каталогах некоторых производителей можно найти в доступных к заказу до 18 типов покрытий для каждого инструмента.

Недостатки покрытия CVD

К недостаткам данной технологии относят:

  • сильный нагрев инструмента в процессе нанесения покрытия для получения удовлетворительной адгезии наносимого материала к инструменту, под влиянием сильного нагрева прочность основного материала инструмента из твёрдого сплава снижается. Возникает риск образования хрупких фаз;
  • химикаты используемые для процесса покрытия инструмента и побочные продукты являются токсичными, огнеопасными и разъедающими веществами;
  • не смотря на относительную низкую удельную стоимость процесса некоторые изготовители инструмента и твёрдосплавных пластин удерживают цену продукции на обосновано высоком уровне.

На какие материалы можно наносить PVD-покрытие?

Зачем металлические покрытия и часы покрывают PVD материалом, какие свойства придает

Вы можете покрывать многие материалы, используя технику покрытия PVD.

Ниже приведены распространенные материалы, которые можно покрывать этой техникой, и где они применимы:

  • Золотое PVD-покрытие
  • Латунь с PVD-покрытием
  • Медь с PVD-покрытием
  • PVD-покрытие из нержавеющей стали
  • PVD-покрытие графит
  • PVD-покрытие Титан
  • PVD-покрытие АБС-пластик
  • Полиамидное покрытие PVD
  • Полиэфиримидное покрытие PVD
  • Фторуглероды с PVD-покрытием (тефлон)
  • Полиуретановое покрытие PVD
  • Полипропилен с PVD-покрытием
  • Полиэтилен с PVD-покрытием
  • PVD-покрытие ПВХ
  • Полиэстер с PVD-покрытием
  • Нейлон с PVD-покрытием
  • PVD-покрытие фенольные смолы
  • Поликарбонат с PVD-покрытием
  • Эпоксидные покрытия PVD
  • Стекло с PVD-покрытием
  • PVD-покрытие цинкового литья

Прежде чем выбрать материал, нам нужно многое обдумать.

  1. Во-первых, некоторые материалы требуют базового слоя для лучшей устойчивости к факторам окружающей среды. Например, сталь, латунь и медь нуждаются в базовом слое никеля/хрома.
  2. Во-вторых, некоторые материалы из-за своего структурного резерва работают в разных условиях.

Примерами являются литье пластмасс, алюминия и цинка, требующее низкой температуры. Поэтому они используют низкотемпературное дуговое осаждение из паровой фазы.

Преимущества PVD покрытия

Главным преимуществом подобного покрытия является его антиабразивное свойство, которое обеспечивает предотвращение возникновения царапин. Следовательно, нанесение такого покрытия позволяет защитить поверхность корпуса часов от коррозии. Также заслуживает внимания тот факт, что PVD покрытие является экологически безопасным. Оно не оказывает негативного воздействия на окружающую среду и здоровье людей.

Зачем металлические покрытия и часы покрывают PVD материалом, какие свойства придает

К плюсам этой методики можно отнести долговечность и прочность покрытия. Но стоит учесть, что данные показатели напрямую зависят от влажности и температуры окружающей среды. Кроме того, на долговечность покрытия могут повлиять регулярность использования часов, а также применение каких-либо косметических и химических средств. Среди других преимуществ PVD-покрытия следует отметить низкий коэффициент трения и возможность красивого оформления любого корпуса.

Недостатки покрытия PVD

Процесс физического осаждения в вакууме является несравнимо более дорогим со сложным технологическим процессом и аппаратурой, требующей дорогостоящего оборудования и высококвалифицированного персонала, однако результат легко окупается особенно для приложений, которые требуют высокой точности.

На сколько вам понравилась статья:
1 Звезда2 Звезды3 Звезды4 Звезды5 Звезд
(Пока оценок нет)
Загрузка...
Всего комментариев: 0
Оставить комментарий