Duralar innoviert Verfahren zur physikalischen Abscheidung aus der Gasphase mit Hilfe von Massenflusskontrolle
Eloxieren und Bläuen schützen zwar vor Korrosion, verstärken die Oberfläche aber kaum und können abkratzen. Die Verchromung war eine Alternative, aber Chrom-6 ist giftig und kann sich trotzdem abnutzen und abplatzen.
Hersteller von Vakuum-Beschichtungsanlagen, DuralarDas Unternehmen wollte ein schnelles, diamantähnliches Beschichtungsverfahren durch physikalische Abscheidung aus der Gasphase entwickeln, das härter und haltbarer als die beiden anderen Verfahren ist. Das Verfahren könnte zur Verhinderung von Korrosion, Erosion und Verschleiß bei Metallteilen eingesetzt werden.
Nach der diamantharten PVD-Vakuum-Beschichtung zeigt sich blanker Stahl schwarz.
Herausforderung 1: Praktische Innovation erfordert vielseitige Flusskontrolle
F&E bedeutet Tests, die neue Formulierungen von Sperr- und Reaktivgasen ermöglichen. Dies erfordert eine Fehlersuche mit unterschiedlichen Durchflussverhältnissen und Gasarten. Duralar musste eine Möglichkeit finden, einen genauen, wiederholbaren Durchfluss für wechselnde Durchflussverhältnisse und Gase aufrechtzuerhalten und gleichzeitig die Notwendigkeit einer Neukalibrierung oder des Kaufs neuer Steuerungen zu minimieren.
Sie begannen mit einem allgemeinen Vakuumbeschichtungssystem, aber keiner der sechs eingebauten Thermoregler war für Tetramethylsilan (TMS), eine verdampfte Flüssigkeit, kalibriert. Die Regler waren auch nicht in der Lage, verschiedene Gasarten ohne Neukalibrierung genau zu steuern.
Lösung: Korrosionsschutz-Massendurchflussregler mit kundenspezifischer Gaskalibrierung
TMS ist nicht auf Alicats Standard-GaslisteUnsere Ingenieure waren jedoch in der Lage, Duralar eine maßgeschneiderte Lösung zu bieten. Der Massendurchflussregler wurde als Drop-in-Ersatz gebaut, mit Korrosionsbeständigkeit und eine kundenspezifische TMS-Gaskalibrierung.
Da die Alicat-Geräte mit laminare DifferenzdrucktechnikSie boten Duralar auch einige zusätzliche Vorteile gegenüber ihren alten Thermoreglern:
- Alicat-Geräte sind mit vollständigen Leistungskurven für alle vorinstallierten Gaskalibrierungen vorgeladen und ermöglichen eine hochpräzise Durchflusskontrolle von 0,5% bis 100% des Skalenendwertes
- Keine Ungenauigkeiten durch wechselnde Temperatur- oder Druckverhältnisse, da der Sensor im Regler Volumenänderungen ausgleicht
Schon bald stellte Duralar beschichtete Teile her, indem es die Kammer auf ein Vakuum herunterpumpte, genau die richtige Menge an Gasen einströmen ließ, Materialdampf hinzufügte und diesen in ein Plasma verwandelte, das sich mit den Teilen verband.
Herausforderung 2: Entwicklung eines Verfahrens zur Abscheidung dünner Schichten
Als Nächstes wollten sie ein Verfahren entwickeln, mit dem sich diese dünne Beschichtung im Inneren von Rohren ablagern lässt, um abrasiven Verschleiß und Korrosion zu verringern. Die Technik ist raffiniert: Die Enden der Rohre werden versiegelt, wodurch das Innere des Rohrs zur Vakuumkammer wird.
Die Herausforderung besteht darin, den Ort der plasmaerzeugenden elektrischen Entladung innerhalb einer engen Röhre zu variieren, um eine vollständige Beschichtung zu erhalten. Um eine Lösung zu finden, stürzte sich Duralar erneut in den Prototypenbau und weitere Experimente.
Lösung: Zwei weitere Massendurchflussregler
Durch den Einsatz eines Korrosionsschutz-Durchflussreglers für das korrosive TMS und zweier zusätzlicher Alicat Massendurchflussreglerkonnten sie zwischen dem Durchfluss von bis zu 130 vorgeladenen Gasen und 20 kundenspezifische Gasmischungen.
Sie nutzten auch unser herunterladbares LabVIEW-Treiber um die Vakuumprozessschritte so zu gestalten, dass sie die MFCs und ihre Abschaltmagnete von einem Laptop aus steuern konnten.
Ergebnisse
Mit der Zeit hatten sie das Verfahren der physikalischen Gasphasenabscheidung perfektioniert und begannen mit dem Bau von Beschichtungsanlagen auf Bestellung. Jetzt können Sie diamantähnliche Beschichtungen für Ihre Metallteile bestellen - oder die Systeme, um den Service für andere zu erbringen - und die Vakuumbeschichtung ist haltbarer als Eloxieren, während sie schneller und härter ist als Verchromen!
Eine Vakuumpumpe und drei Massendurchflussregler für das Prototyping.
Nach der diamantharten PVD-Vakuum-Beschichtung zeigt sich blanker Stahl schwarz.