علم و مهندسی پشت ورق های فولاد ضد زنگ پوشانده شده با PVD

اگر به سالن هتل های لوکس، آشپزخانه های با کیفیت بالا یا حتی ایستگاه های مترو مدرن بروید، احتمالاً اطرافتان از سطوح فلزی درخشان و طلایی، برنز یا سیاه آینه ای احاطه شده است..اينها فلزات رنگي نيستنورق های فولاد ضد زنگ پوشانده شده با PVD، ترکیبی از دوام صنعتی و پیچیدگی زیبایی شناسیپوشش PVD (پوسایش بخار فیزیکی) تبدیل به درمان سطح برای کاربردهای معماری و تزئینی شده است که در آن هر دو زیبایی و انعطاف پذیری قابل مذاکره نیستند.

چرا PVD اینقدر غالب است؟ثبات رنگ استثنایی، مقاومت در برابر خراش و حفاظت از خوردگیبسیار فراتر از رنگ آمیزی سنتی یا گالروپلاستی، به ویژه هنگامی که به درجه هایی مانند فولاد ضد زنگ 304 یا 316 اعمال می شود.آیا پوشش می تواند پوست شود؟ آیا تحت قرار گرفتن در معرض اشعه UV محو می شود؟ اگر به عمق خراش داده شود چه اتفاقی می افتد؟این سوالات به حقیقت عمیق تری اشاره می کنند: در حالی که فولاد ضد زنگ PVD نابودی به نظر می رسد، عملکرد آن به تولید دقیق و دستکاری مناسب بستگی دارد.ما باز ميکنيم که PVD چطور کار ميکنه، چرا از جایگزین ها بهتر است، و چه چیزی می تواند اشتباه شود و چگونه از آن جلوگیری شود.

در مقایسه با روش های قدیمی تر مانند رنگ مایع، پوشش پودری، یا حتی الکتروپلاستی، PVD یک جهش کوانتومی در عملکرد ارائه می دهد:

• طول عمر رنگ: سازندگان ادعا می کنند پوشش های PVD دوام می آورندبیش از 20 سالبدون محو شدن [3]، حتی در محیط های معماری داخلی. در مقابل، پایان های نقاشی شده ممکن است به دلیل قرار گرفتن در معرض اشعه ماوراء بنفش یا سایش، در عرض 5 تا 10 سال به وضوح تخریب شوند.
• سختی و مقاومت در برابر فرسایش: لایه های PVD (اغلب نیتریت تیتانیوم یا نیتریت زرکونیوم)1،800-2،500 HV (سختی ویکرز)این باعث می شود که آنها در برابر خراش از تماس روزانه بسیار مقاوم باشند.
• صفر VOCs & Eco-Friendly: بر خلاف رنگ های مبتنی بر حلال، PVD یک رنگ بسیار جذاب است.فرآیند خشک، بر اساس خلاءکه هیچ ترکیبات ارگانیک فرار را منتشر نمی کند، بنابراین آن را مطابق با مقررات زیست محیطی سختگیرانه می کند.
• پیوند مولکولی: پوشش روی آن چسبیده نیستبا پیوند اتمیبه بستر، جلوگیری از لایه کشی در اثر چرخه حرارتی یا تغییرات رطوبت.

پوشش های رایج شامل:گلاب طلا، برنز، سیاه، آبی و رنگین کمان اثرات، با تغییر بخار فلزی (به عنوان مثال Ti، Zr، Cr) و گاز های واکنش پذیر (N2، O2) در اتاق [2] [5] بدست می آید.

علیرغم قدرتش، فولاد ضد زنگ پوشانده شده با PVD شکست ناپذیر نیست:

• وابستگی بستر: پوشش فقط به اندازه فلز پایه است.201 فولاد ضد زنگ(بزرگ منگنز، کم نیکل) به جای304/316، فولاد زیربنایی می تواند خوردگی داشته باشد، که باعث می شود لایه PVD حتی اگر پوشش خود را دست نخورده نگه دارد [1]
• حساسیت لبه و برش: هنگامی که ورق ها برش داده می شوند یا سوراخ می شوند،حاشیه های آشکار، محافظت ندارند.و می تواند زنگ آلود باشد اگر مهر و موم نشود، به ویژه در محیط های مرطوب یا شور.
• قابلیت تعمیر محدودی: برخلاف رنگ، PVDنميتونه لمس بشهیک خراش عمیق که پوشش را به فلز برهنه می شکند، نقطه ی شروع خوردگی را ایجاد می کند که اصلاح آن آسان نیست.
• هزینه های اضافی: PVD اضافه می شود30 ٪ 100%هزینه مواد اولیه در مقایسه با ضد زنگ بدون پوشش، بسته به پیچیدگی رنگ و اندازه دسته [2].

یک ورق فولاد ضد زنگ پوشانده شده با PVD یک محصول مهندسی چند لایه است:

1. زیربنای پایه: معمولاًاز فولاد ضد زنگ 304 یا 316، با ضخامت از0.3mm تا 3.0mmو اندازه های استاندارد مانند 1219 × 2438 میلی متر [1] [2] پایان سطح قبل از پوشش مهم استشماره 4 خط مو، آینه 8K، یا BA (درخشان بریده شده).
2. مرحله تمیز کردن: ورق ها تحت پاکسازی فوق صوتی و تمیز کردن پلاسما قرار می گیرند تا روغن ها و اکسید ها را از بین ببرند.
3. اتاق خلاء: در داخل یک راکتور با خلاء بالا (~ 10-6 mbar) ، یکمواد هدف(به عنوان مثال، تیتانیوم) با یون ها بمباران می شود، اتم های تبخیر که به سطح فولاد سفر می کنند.
4. رسوب واکنش: در حضور نیتروژن یا اکسیژن، فلزات تبخیر شده شکل می گیرندترکیبات سرامیکی(به عنوان مثال، TiN = طلا، ZrN = برنز، CrN = سیاه) فقط0ضخامت ۲٫۱٫۰ میکرومتر.
5. مهر و موم بالا (اختیاری): برخی از تولید کنندگان اضافه یکپوشش بالای نانوسرامیکیبرای مقاومت بیشتر در برابر اشعه UV یا مواد شیمیایی، اگرچه PVD خالص به ندرت به آن در داخل خانه نیاز دارد.

مهمتر از همه،بدون “کامپيوتر ایمنی”مانند باتری ها؛ شکست تدریجی است، انفجاری نیست، اما هنگامی که خوردگی در یک شکاف شروع می شود، آن را به سمت زیر پوشش گسترش می دهد.

رنگ PVD رنگ دهنده نیستتداخل نوری و شیمی مواداين علميه:

• وقتی بخار تیتانیوم با نیتروژن در اتاق واکنش نشان می دهد، شکل می گیردنیترید تیتانیم (TiN)، سرامیک سخت با رنگ طبیعیرنگ زرد طلایی.
• برای گرفتنطلایی طلایی، تولید کنندگان نسبتزرکونیوم و تیتانیوم، یا مقداری کوچک از کربن یا اکسیژن را برای تغییر فاصله شبکه کریستالی وارد کنید.
• رنگ درک شده نیز بستگی بهضخامت فیلم: امواج نوری که از بالای پوشش منعکس می شوند با امواج پرت شده از رابط فولادی تداخل دارند.تداخل سازنده طول موج های خاصی را تقویت می کند مانند تنظیم رشته گیتار به یک نوت خاص.
• به همین دلیلتغییر رنگ وابسته به زاویه(به عنوان مثال، اثرات قوس قزح) رخ می دهد: تغییر زاویه تماشای شما تفاوت مسیر نور را تغییر می دهد و رنگ تقویت شده را تغییر می دهد [3].

برخلاف رنگ که طول موج های ناخواسته را جذب می کندرنگ را از طریق ساختار ایجاد می کند، که باعث می شود خیلی پایدارتر باشد.

برای اطمینان از دوام فولاد ضد زنگ PVD شما برای دهه ها:

✅ انجام دهید:

• مشخص کنیددرجه 304 یا 316برای محیط های مرطوب، ساحلی و یا با تماس زیاد.
• درخواستمهر و موم لبه های پس از ساختدر صورتی که برش یا حفاری در محل مورد نیاز باشد.
• باپاک کننده های خنثی PHاز استفاده از سفید کننده کلور یا پد های خیس کننده اجتناب کنید.

نكن:

• استفادهفولاد درجه 201برای کاربردهای بیرونی یا مرطوب ◄ کمبود کافی کروم/نیکل برای ثبات لایه منفعل [1]
• فرض کنید پوشش از لبه های برش محافظت می کند اما نمی کند.
• اگر از رنگ های آزمایشی استفاده می کنید، در UV مستقیم و ثابت نصب کنید؛ در حالی که اکثر PVD UV پایدار است، برخی از رنگ های سفارشی ممکن است سریعتر تخریب شوند.

سناریوی شکست: یک خراش عمیق در یک آشپزخانه ساحلی فولاد درجه 201 را نشان می دهد. کلوریدها به ماتریس آهن حمله می کنند، زنگ ایجاد می کنند که در زیر لایه PVD گسترش می یابد.پفک زدن و پوسته شدننه به خاطر اینکه PVD شکست خورد، بلکه به خاطر اینکه زیربنای آن خیانت کرد.

سوال1: پوشش PVD واقعا چه مدت دوام می آورد؟

در داخل، با انتخاب مناسب درجه (304/316) ،20 سال و بيشترواقع بینانه است [3] در فضای باز، 1015 سال به طور معمول طولانی تر از هر پوشش ارگانیک است.

س2: PVD در واقع برای چه چیزی است؟

رسوب بخار فیزیکی یک فرآیند خلاء که فلز جامد را تبخیر می کند و آن را به عنوان یک فیلم نازک بر روی یک سطح سرد تر فشرده می کند.

س3: آیا PVD گران تر از نقاشی است؟

بله ٬ معمولا2×3 × هزینهاز پوشش پودری با کیفیت بالا، اما با دوام بسیار بالاتر و نگهداری صفر.

سوال 4: آیا می توانم هر رنگی با PVD داشته باشم؟

اکثر رنگ های فلزی (طلای، مس، سیاه، برنز، آبی) استاندارد هستند.امکان پذیر نیستبا شیمی PVD فعلی نیاز به رنگ یا لایه بندی دارند.

س5: آیا گزینه های بهتری در حال ظهور هستند؟

CVD (Chemical Vapor Deposition) پوشش های ضخیم تر و سخت تری را ارائه می دهد اما به دماهای بالا (> 800 ° C) نیاز دارد و ورق های نازک را منحرف می کند.تعادل بهینه کیفیت، هزینه و انعطاف پذیری.