Contrôle de débit massique pour de nouvelles applications de dépôt physique par phase vapeur

Physical vapor deposition system with custom mass flow controller

Vous savez quel est le problème avec l’anodisation et le bleuissement ? Il permet d’éviter la corrosion mais peut être éraflé. La plupart des anodisations ne renforcent pas vraiment une surface. Le plaquage en chrome est une alternative possible, mais le chrome-6 est toxique, et peut s’user, se trouer et s’effriter. Duralar, un fabricant de système de dépôt sous vide, souhaitait développer un procédé de revêtement rapide et solide comme le diamant en utilisant le dépôt physique par phase vapeur (PVD), qui est plus solide et plus résistant qu’aucun des deux.  Ce revêtement aurait des applications dans la prévention de la corrosion, de l’érosion et de l’usure des pièces métalliques.

Supposez que, comme Duralar, vous soyez un innovateur dans le domaine du dépôt physique par vapeur. Et pour rendre les choses encore plus intéressantes, imaginons que vous n’ayez pas un temps illimité devant nous, et que l’argent ne pousse pas sur les arbres (!). La R&D signifie tester, pour permettre de nouvelles formules de gaz de protection ou réactif. Vous aurez besoin de modifier les taux de débit et les gaz—tout en maintenant un débit précis, afin de pouvoir reproduire les succès. Vous ne pouvez continuer à acheter de nouveaux régulateurs de vide pour chaque test, et vous ne pouvez vous permettre le temps d’arrêt nécessaire à l’étalonnage pour chaque nouvelle recette. Vous voyez le tableau.

Duralar a débuté avec un système de dépôt sous vide générique, mais aucun de ses six régulateurs de débit thermiques intégrés n’était calibré pour leur gaz spécial, le tétraméthylsilane (TMS), un liquide vaporisé. Le fait est que ces régulateurs ne pouvaient changer correctement de gaz sans un temps d’arrêt pour un nouvel étalonnage. Duralar a donc appelé Alicat. Bien que le TMS ne soit pas sur notre liste standard, avec un peu d’ingénierie nous leur avons fourni un régulateur de débit résistant à la corrosion avec un calibrateur personnalisé pour un gaz comme le TMS.

Après le revêtement à vide par PVD solide comme du diamant, l'acier brut devient noir

Après le revêtement à vide par PVD solide comme du diamant, l’acier brut devient noir

Ils ont modernisé leur système en utilisant le régulateur Alicat —un remplacement par échange simple—et ils sont maintenant sûrs que leur débit de TMS restera hautement précis, que l’écoulement soit à volume complet ou réduit à 0,5% de la plage totale. C’est parce que la sélection de gaz d’Alicat n’est pas simplement une compensation du facteur K, c’est une courbe de performance complète basée sur les tableaux de viscosité NIST. Dans l’avenir, Duralar n’a pas à s’inquiéter de l’inexactitude causée par les variations de températures ou de pressions dans leur usine, puisque le détecteur en circuit fermé compense les modifications volumétriques—contrairement aux régulateurs thermiques d’origine.

Bientôt, Duralar débutera la production de pièces enrobées en créant le vide dans la chambre de pompage, la remplissant avec juste le bon volume de gaz et en vaporisant le matériau qui se transformera en plasma qui adhère aux pièces. Dans le dépôt physique par phase vapeur, le vide est nécessaire parce que la chimie n’opère pas en présence de gaz atmosphériques.

Une pompe à vide et trois régulateurs de débit massique pour le prototypage

Une pompe à vide et trois régulateurs de débit massique pour le prototypage

Ensuite, ils ont souhaité développer un procédé permettant de déposer ce revêtement fin à l’intérieur de tubes et de tuyaux. Lorsque l’intérieur d’un tuyau est protégé de la sorte, vous pouvez diminuer le risque d’usure abrasive et de corrosion—idéal pour l’écoulement de liquides abrasifs dans un tuyau, ou pour protéger l’intérieur d’un canon de fusil de la rouille. La technique est ingénieuse : on scelle les extrémités d’un tube, et l’intérieur se transforme en chambre à vide.  La difficulté c’est de pouvoir être capable de varier l’emplacement de la décharge électrique qui produit le plasma à l’intérieur d’un tube étroit pour obtenir un revêtement complet.  Ce qui signifie encore plus de prototypage et d’expérimentation, et Alicat vient de nouveau à la rescousse.

En utilisant un régulateur de débit massique MCS pour le TMS corrosif et deux régulateurs de débit massique Alicat MC supplémentaires, ils ont pu modifier les gaz à volonté, en sélectionnant jusqu’à 98 types intégrés et 20 mélanges personnalisés—encore plus que sur le régulateur résistant à la corrosion.

Téléchargements du LabVIEW Alicat personnalisés pour lancer un système prototype

Téléchargements du LabVIEW Alicat personnalisés pour lancer un système prototype

Ensuite, ils ont utilisé nos drivers LabVIEW téléchargeables pour construire les étapes du procédé à vide, en contrôlant les RDM et la fermeture des solénoïdes depuis un ordinateur portable distant. Ils ont rapidement perfectionné le procédé et commencé la production de systèmes de revêtement à la commande. Désormais, vous pouvez commander des revêtements comparables au diamant pour vos pièces métalliques – ou bien les systèmes qui vous permettront d’offrir vous-mêmes ce service à d’autres—et le revêtement à vide est plus résistant que l’anodisation, tout en étant plus rapide et plus solide que le plaquage en chrome. Grâce à la flexibilité du régulateur de débit Alicat, le dépôt physique par phase vapeur devient encore meilleur.

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