نانومترها چگونه ظاهر و عملکرد محصولات را تغییر میدهند
علی فرشیدفر، مدیرعامل شرکت دانشبنیان ایران آهار، در گفتوگو با آناتک با تشریح ماهیت فناوری PVD، کاربردهای این روش در صنایع مختلف، مزیتهای آن نسبت به روشهای سنتی آبکاری و چالشهای ساخت تجهیزات لایهنشانی، از حرکت این فناوری به سمت جایگزینی بخشی از روشهای قدیمی پوششدهی خبر داد.
فرشیدفر درباره ماهیت فناوری PVD گفت:«دستگاههای لایهنشانی فیزیکی بخار در محیط خلأ که به آن PVD یا Physical Vapor Deposition گفته می شود، فلزات را با روشهای تبخیری و قوس کاتدی به بخار تبدیل میکند و بخار فلزات را روی سطح قطعات مینشاند.»
وی افزود: «پوششی که روی سطح تشکیل میشود، میتواند هم کاربرد عملکردی داشته باشد و هم جنبه زیبایی ایجاد کند. برای مثال، میتوان از این پوشش برای ایجاد ویژگیهایی مانند رسانایی یا خواص نیمههادی استفاده کرد. همچنین مقاومت سطح در برابر خش و عوامل فیزیکی را نیز میتوان فزایش داد.»
مدیرعامل این شرکت دانشبنیان ادامه داد: «این فناوری در حوزه زیبا سازی نیز کاربردهای زیادی دارد و نمونه آن را میتوان در بدنه آسانسورها، ظروف فلزی رنگی، شیشهها و پلیمرهای مختلف مشاهده کرد. این پوششها در مقیاس نانومتری ایجاد میشوند و امکان پوششدهی سطوح مختلف را فراهم میکنند.»
وی درباره توانمندی این شرکت در ساخت تجهیزات PVD اظهار کرد: «یکی از مزیتهای ما این است که هم دستگاههای آبکاری در خلأ برای صنعت خودرو را با روشهای تبخیری برای آلومینیوم میسازیم و هم دستگاههای کاتدیک آرک بزرگ با چمبرهایی در ابعاد دو متر و بالاتر تولید میکنیم.»
افزایش ارزش محصولات با پوششدهی نانومتری
فرشیدفر درباره مسئلهای که فناوری PVD در صنایع حل میکند، گفت: «با توجه به افزایش روزافزون قیمت مواد و محصولات، فناوری PVD به ما کمک میکند از ساختارهای هسته و پوسته استفاده کنیم. حتی میتوانیم یک هسته کمارزش را با یک کوتینگ یا پوشش مناسب به محصولی با ارزش بیشتر تبدیل کنیم.»
وی افزود: «این موضوع علاوه بر زیبایی، برای ایجاد خواص عملکردی نیز کاربرد دارد. برای مثال، اگر بخواهیم روی یک محصول رسانایی ایجاد کنیم، لازم نیست خود محصول از مس ساخته شده باشد؛ میتوانیم سطح آن را با یک لایه مس در مقیاس نانومتری پوشش دهیم و روی سطح آن رسانایی ایجاد کنیم.»
مدیرعامل این شرکت دانشبنیان بیان کرد: «در حوزه زیبا سازی میتوان با ایجاد یک لایه پوشش فلزی در رنگهای مختلف، ظاهر محصولات را تغییر داد. برای مثال، ممکن است یک محصول کمارزش با ایجاد یک پوشش مناسب، ارزش افزوده قابل توجهی پیدا کند. شرکتها نیز از ما میخواهند این پوششها را روی محصولاتشان ایجاد کنیم تا به جای فروش مواد خام، محصول نهایی با ارزش افزوده بالاتری به بازار عرضه کنند.»
فرشیدفر ادامه داد: «بخشی از این کار مربوط به ایجاد ویژگیهای عملکردی است. برای مثال، در رفلکتور چراغهای خودرو، شرکتهای چراغساز به این فناوری نیاز دارند. برای پرتاب نور باید فلزی روی سطح رفلکتور پوشش داده شود تا سطح خاصیت آینهای پیدا کند و در حال حاضر در شرکتهای چراغسازی از این فناوری استفاده میشود.»
خلأ پایدار؛ بخش مهم ساخت دستگاه PVD
وی درباره مهمترین اجزای سیستم PVD و پیچیدهترین بخش ساخت این تجهیزات توضیح داد: «با توجه به اینکه این فناوری در محیط خلأ انجام میشود، یکی از مهمترین بخشها ایجاد یک سیستم سیلشده و درزبندیشده برای ایجاد خلأ است. باید بتوانیم خلأ مورد نیاز فرآیند را بهصورت پایدار برقرار کنیم.»
فرشیدفر افزود: «بخش دیگر، امکان برداشت لایهبهلایه فلز و انتقال آن روی یک جسم دیگر است. برای مثال، یک شمش فلزی را در نظر بگیرید، باید بتوانیم لایههایی در مقیاس نانومتری از روی آن برداریم و روی سطح دیگری بنشانیم.»
وی ادامه داد: «این فرآیند به کنترل بسیار دقیقی نیاز دارد. برای نمونه، ممکن است بتوانیم حدود ۷۰۰ قطعه را با پنج گرم فلز پوششدهی کنیم؛ بنابراین یکی از نکات مهم این فناوری، استفاده بهینه از مقدار بسیار کمی فلز برای پوشش تعداد زیادی قطعه است.»
PVD؛ پوششدهی بدون پساب صنعتی
مدیرعامل این شرکت دانشبنیان، ماهیت خشک این فناوری را یکی دیگر از مزیتهای PVD دانست و گفت: «به این روشها فناوری پوششدهی خشک گفته میشود. در روشهای پوششدهی سنتی مانند رنگ یا آبکاری شیمیایی، معمولاً پساب صنعتی و آلایندگی وجود دارد، اما در PVD پساب یا خروجی مایع نداریم و مادهای که باعث آلودگی محیط زیست شود، ایجاد نمیشود.»
وی افزود: «در گذشته آبکاریها عمدتاً به روش شیمیایی انجام میشد و قطعات داخل وانهایی حاوی موادی مانند نیکل و کروم قرار میگرفتند. پس از مدتی نیز این وانها باید تخلیه میشدند. در واقع آن روشها Wet بودند، در حالی که PVD یک روش Dry محسوب میشود.»
فرشیدفر ادامه داد: «با استفاده از این فناوری، بخشی از محدودیتهای زیستمحیطی روشهای سنتی آبکاری نیز برطرف میشود و استفاده از برخی مواد و ترکیبات مورد استفاده در روشهای قدیمی کاهش پیدا میکند.»
روشهای مختلف لایهنشانی در PVD
وی درباره نحوه دستهبندی دستگاههای PVD اظهار کرد: «بنیان اصلی دستگاههای PVD این است که بتوانیم یک فلز را از منبع آن برداریم و روی سطح موردنظر لایهنشانی کنیم؛ بنابراین باید امکان لایهبرداری از فلزات مختلف مانند تیتانیوم، کروم، آهن، آلومینیوم و مس و انتقال آنها روی سطح وجود داشته باشد.»
مدیرعامل این شرکت دانشبنیان افزود: «دستگاهها بر اساس روشی که برای برداشت فلز استفاده میکنند، متفاوت هستند. در روشهای تبخیری، فلز را حرارت میدهیم تا از حالت جامد به بخار تبدیل شود و سپس این بخار روی سطح موردنظر مینشیند.»
وی ادامه داد: «در روش دیگر، با استفاده از ولتاژ بالا و قوس الکتریکی، فلز از منبع جدا میشود؛ بنابراین بر اساس روش مورد استفاده برای برداشتن فلز و لایهنشانی آن، انواع مختلفی از فناوری PVD وجود دارد.»
شرط تولید پوشش مطلوب در چیست؟
فرشیدفر با اشاره به اهمیت کنترل فرآیند در دستگاههای PVD گفت: «فشار خلأ، درجه حرارت فرآیند، تعداد دوری که قطعات داخل دستگاه میچرخند و تعداد لایههایی که روی آنها ایجاد میشود از جمله پارامترهای مهم هستند. خلوص فلزات یا شمشهایی که استفاده میکنیم نیز اهمیت زیادی دارد.»
وی تأکید کرد: «این فرآیند به کنترل بسیار دقیق نیاز دارد. برخی شرکتها دستگاه وارد کردهاند، اما نتوانستهاند با آن کار کنند، زیرا کنترل فرآیند را در اختیار ندارند. در این فناوری پارامترهای زیادی اهمیت دارد و باید بتوان آنها را بهدرستی کنترل کرد تا دقیقاً همان لایهای که موردنظر است روی سطح بنشیند و خواص مورد انتظار نیز ایجاد شود.»
PVD در مسیر جایگزینی روشهای سنتی
مدیرعامل این شرکت دانشبنیان درباره روند توسعه فناوری PVD گفت: «رقیب اصلی فناوری PVD، آبکاریهای قدیمی و سنتی است که در آنها قطعات داخل وانهای مختلف قرار میگرفتند. یکی از مزیتهای PVD این است که برخلاف بسیاری از روشهای سنتی، زیرلایه آن میتواند از جنسهای مختلف باشد.»
وی افزود: «در روشهای سنتی معمولاً لایههایی در مقیاس میکرونی روی قطعات ایجاد میشود، اما در PVD پوشش در مقیاس نانومتری ایجاد میشود. این موضوع امکان ایجاد طرح و بافت روی سطح و سپس متالایز کردن آن را فراهم میکند.»
فرشیدفر با اشاره به تنوع رنگی این فناوری اظهار کرد: «یکی دیگر از مزایای PVD، امکان ایجاد رنگهای مختلف است. در آبکاریهای قدیمی عمدتاً رنگهایی مانند نقرهای وجود داشت، اما امروز میتوان رنگهایی مانند برنز، مسی، طلایی و شامپاینی ایجاد کرد که نمونههای آن را در لوازم خانگی و خودرو مشاهده میکنیم.»
وی خاطرنشان کرد: «فناوری PVD در دنیا با سرعت بالایی در حال توسعه است و حتی در برخی حوزهها در حال جایگزین کردن پوششهای پلیمری است. میتوان به جای رنگهای پلیمری که در دماهای بالا معمولاً آسیب میبینند، از پوشش فلزی استفاده کرد. به همین دلیل، با شناسایی مزیتهای این فناوری، کاربردهای آن روزبهروز در حال گسترش است و PVD بهتدریج جای بخشی از روشهای دیگر پوششدهی را میگیرد.»
انتهای پیام/