Control de flujo másico para nuevas aplicaciones de deposición física de vapor

Physical vapor deposition system with custom mass flow controller¿Sabes un problema con el anodizado y el azulado? Mientras que previene la corrosión, puede rayar. La mayor parte del anodizado no refuerza mucho una superficie. El cromado ha sido una alternativa, pero el cromado-6 es tóxico, y aún así puede desgastarse, perforarse y desprenderse. Duralar, un fabricante de sistemas de deposición al vacío, quería desarrollar un proceso de recubrimiento rápido, similar al diamante, utilizando la deposición física de vapor que es más dura y duradera que cualquiera de los dos. Tendría aplicaciones en la prevención de la corrosión, erosión y desgaste de piezas metálicas.

Suponga que, como Duralar, es un innovador en la deposición de vapor físico. Y sólo para hacer la vida interesante, ¡finjamos que no tiene tiempo ilimitado, y que el dinero no crece en los árboles! I+D significa pruebas, permitiendo nuevas formulaciones de gases barrera y reactivos. Usted tendrá que cambiar las relaciones de flujo y los gases, manteniendo al mismo tiempo un flujo preciso, para que el éxito sea reproducible. No puede seguir comprando nuevos controladores de flujo de vacío para cada prueba, y no puede permitirse el tiempo de inactividad para recalibrarlos para cada nueva receta. Usted tiene la imagen.

Duralar comenzó con un sistema genérico de deposición al vacío, pero ninguno de los seis controladores térmicos incorporados estaba calibrado para su gas especial, el tetrametilsilano (TMS), un líquido vaporizado. El hecho es que esos controladores no podían cambiar los gases con precisión, sin tiempo de inactividad para una recalibración. Así que Duralar llamó a Alicat. Aunque el TMS no está en nuestra lista estándar, con un poco de ingeniería les proporcionamos un controlador de flujo resistente a la corrosión con una calibración de gas personalizada para TMS.

PVD physical vapor deposition parts after vacuum coating process, with a plain steel part.

Después del recubrimiento al vacío de PVD duro como el diamante, el acero liso se muestra como negro

Ellos reacondicionaron su sistema utilizando el controlador Alicat, que es un sustituto, y ahora tienen la seguridad de que la precisión de su flujo TMS seguirá siendo alta, ya sea que fluya a escala completa o que se reduzca al 0,5% de la escala completa. Esto se debe a que la selección de gases Alicat no es sólo un desplazamiento del factor K para un único punto, sino una curva de rendimiento completa basada en las tablas de viscosidad NIST. De cara al futuro, Duralar no tiene que preocuparse por las imprecisiones debidas a los cambios de temperatura o presión en su fábrica, ya que el sensor de lazo cerrado del controlador compensa los cambios volumétricos, a diferencia de los controladores térmicos originales.

Pronto, Duralar empezó a producir piezas recubiertas bombeando hacia abajo de la cámara a un vacío, fluyendo con la cantidad justa de gases, añadiendo vapor material y convirtiéndolo en un plasma que se adhiere a las piezas. En la deposición física de vapor, el vacío es necesario porque la química no funcionará en presencia de gases atmosféricos.

Mass flow controllers used to develop a PVD process

Una bomba de vacío y tres controladores de flujo másico para la creación de prototipos

A continuación, querían desarrollar un proceso para depositar esta fina capa dentro de tubos y tuberías. Con el interior del tubo recubierto, se puede reducir el desgaste abrasivo y la corrosión – perfecto para el flujo de líquidos abrasivos en un tubo, o para proteger el interior del cañón de un rifle de la oxidación. La técnica es inteligente: sellar los extremos de los tubos, y el interior del tubo lo convierte en la cámara de vacío. El problema es que es necesario poder variar la ubicación de la descarga eléctrica que produce el plasma dentro de un tubo estrecho para obtener un recubrimiento completo. Así que, más prototipos, más experimentación, y Alicat al rescate de nuevo.

Utilizando un controlador de flujo MCS para el TMS corrosivo y sólo dos controladores de flujo másico Alicat MC, fueron capaces de cambiar los gases a voluntad, seleccionando hasta 98 tipos incorporados y 20 mezclas personalizables por el usuario, aún más en el controlador resistente a la corrosión.

laptop with LabVIEW interface

Las descargas LabVIEW de Alicat personalizadas para ejecutar un sistema prototipo

Luego, ellos usaron nuestros controladores LabVIEW descargables para construir los pasos del proceso de vacío, controlando los MFC y sus solenoides de cierre desde un ordenador portátil remoto. A su debido tiempo, habían perfeccionado el proceso y comenzado a construir sistemas de recubrimiento bajo pedido. Ahora, usted puede pedir revestimientos similares a diamante para sus piezas metálicas, o los sistemas para proporcionar el servicio para otros, y el revestimiento al vacío es más duradero que el anodizado, a la vez que más rápido y duro que el cromado. Gracias a la adaptabilidad de los controladores de flujo de Alicat, la deposición física de vapor es cada vez mejor.

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