آبکاری پی وی دی (PVD) چیست؟ و کاربرد آن در صنعت ساختمان کدام است؟

آبکاری یک فرآیندی است که در طی آن لایه نازکی از یک فلز (یا غیر فلز) را بر روی یک فلز دیگر (یا غیر فلز) می­کشند تا از زنگ زدگی، سایش و خط و خش محافظت شود. امروزه زیبایی یراق آلاتی که در تزئین منزل استفاده می­شود در کنار کیفیت مواد استفاده شده  بسیار مورد توجه است. در گذشته امکانات زیادی برای تنوع بخشی و زیباسازی ظاهر فلرات و یراق آلات در دسترس نبود ولی خوشبختانه در عصر تکنولوژی همه چیز ممکن است. یکی از جدید روش­ها برای رنگ کردن فلرات آبکاری PVD است.  PVD  مخفف Physical Vapor Deposition  به معنی "رسوب فیزیکی بخار" است که با نام­­های "آبکاری در خلاء" و "آبکاری بخاری" نیز شناخته شده است. آبکاری PVD در صنایع مختلفی مثل هواپیماسازی، لوازم خوردرو، قطعات موشک و ماهواره، شیرآلات، جواهرسازیی، شیشه سکوریت، صنعت ساختمان مانند تولید و پوشش دهی دستگیره درب و دستگیره کابینت و... مورد استفاده قرار می­گیرد. مکانیسم این روش پیچیده است اما به زبان ساده میتوان گفت که در تکنیک PVD یک ماده جامد (فلز نیترید تیتانیوم) به فاز بخار تبدیل شده و بر روی یک بستر پخش می­شود. به طوری که یک لایه نازکی از آن سطح را میپوشاند.

تنوع رنگ در آبکاری PVD

هدف از آبکاری به روش PVD به دست آوردن رنگ دلخواه با کیفیت بسیار بالاست. در این تکنیک هیچ گونه محدودیتی برای رنگ وجود ندارد و دوام فوق العاده­ای به یراق آلات، اکسسوری­ها، جواهرات و سایر فلزات در برابر ساایش و خوردگی می­دهد. رایج­ترین رنگ­های استفاده شده در آبکاری PVD عبارتند ار طلایی، برنجی، مشکی، رزگلد، کروم، آبی و نقره ای.

آبکاری PVD  طلایی

PVD طلایی رنگ یک جایگزین عالی برای آبکاری با طلاست و به مراتب بهتر از آن است. این به دلیل نفوذ بالای رسوب به درون فلز است. رنگ به جای اینکه در سطح فلز مورد نظرمان قرار بگیرد عمیق‌تر رفته و ماندگار می­شود. بنابراین در مقایسه با روکش طلای، ورق­های طلایی رنگ واقعی­تری با هزینه کمتری خواهید داشت. ­در بسیاری از روکش‌های PVD به هیچ وجه از طلا استفاده نمی‌شود. از فلز نیترید تیتانیوم می‌توان به رنگ طلایی درخشانی دست یافت و از آن برای تزئین انواع اشیای زینتی و عملکردی مانند ساعت، دستگیره، شیرآلات، انواع قطعات ماشین آلات و ابزارها استفاده کرد.

تفاوت آبکاری PVD و فورتیک

PVD و آبکاری فورتیک هر دو تکنیک­هایی هستند که برای رسوب لایه نازک روی یک سطح استفاده می شوند، اما در فرآیندها و مواد مورد استفاده متفاوت هستند. در آبکاری به روش فورتیک قطعات مورد نظر در یک محلول حاوی نمک، الکترولیت و رنگ‌دانه قرار داده می­شود. سپس یک جریان الکتریکی با ولتاژ خاصی در این محلول اعمال می­شود تا رنگ دانه­ها به سطح فلزات بچسبند. در این روش قطعات مورد نظر باید سه بار در کوره قرار گیرند تا رنگشان به خوبی تثبیت شود. زمان و دما  نقش تاثیرگذاری در کیفیت رنگ به دست آمده دارند بنابراین در هر سه مرحله باید با دقت تنظیم و کنترل شوند. آبکاری فورتیک مقاومت خوبی در برابر سایش و خورگی دارد و در رنگ آمیزی شیرآلات برنجی و سربی زیاد استفاده می­شود. مراحل فورتیک را به طور تیتر وار میتوان به این شکل خلاصه کرد:

• تمیز کردن سطح فلز (چربی گیری)
• شستشو
• گذاشتن درون محلول
• برقراری جریان
• شستشو
• پخت در کوره

در آبکاری به روش PVD نیز ابتدا باید سطح قطعات از هرگونه آلودگی پاک باشد. سپس همانطور که گفته شد در یک فضای خلاء، فلز تیتانیوم تحت تاثیر یک جریان الکتریکی  تصعید (تبدیل جامد به گاز) شده و بخارهای حاصل از ان سریعا یونیزه یعنی دارای بار الکتریکی مثبت گشته و در یک میدان مغناطیسی به سرعت به سمت قسمتهایی که  دارای بار الکتریکی منفی هستند (قطعات مورد نظر) جذب می­شوند  و بدین صورت فرایند روش ابکاری PVD انجام می­گیرد. در مقایسه با روش فورتیک PVD  همه‌کاره تر و ماندگارتر است و می تواند طیف وسیع تری از مواد از جمله فلزات، آلیاژها، سرامیک ها و نیمه رساناها را رسوب دهد.

مزایای آبکاری PVD

• مقاومت بسیار بالا در برابر حرارت، رطوبت، خط و خش، سایش و خوردگی
• مقاومت بسیار بالا در برابر اسید
• سازگار با محیط زیست و تجزیه پذیر
• رسوب رنگ در روش PVD  در فشار پایین صورت میگیرد. در نتیجه ذرات ناخواسته کمتری روی سطح قطعات می­ نشیند و سطح با کیفیت­ تری ایجاد می­شود.

انواع روش های PVD

پوشش­ دهی با استفاده از PVD به دو روش کلی تقسیم می­شود. در واقع این دو روش در نحوه تبخیر و کنده شدن ماده هدف (مثل تیتانیوم) و حرکت به سمت قطعه آبکاری شونده با هم تفاوت دارند.

۱- تبخیر حرارتی (Evaporation)

۲- کندوپاش (Sputtering)

آبکاری به روش کندوپاش تظبیق­پذیری بالایی دارد به این معنی که امکان رسوب رنگ بر روی انواع سطوح با جنس و ابعاد مختلف را فراهم می­کند. نسبت به روش تبخیر حرارتی پایداری بالایی دارد و میزان رسوب رنگ را می­توان کنترل کرد. در ایران آنچه که با نام آبکاری در خلاء معروف است در واقع یکی از روش­های دسته­ی تبخیر حرارتی به اسم قوس کاتدی (Cathodic Are Evaporation) است. صندلی­های اداری که پایه­های آنها با این روش آبکاری می­شوند، دوام بسیار بالایی از جهت ثبات رنگ و مقاومت در برابر ضربه و رطوبت دارند.

قیمت دستگاه PVD

قیمت دستگاه های پوشش دهی پی وی دی با توجه به ابعاد گنجایش و همچنین برند تولید کننده دستگاه متغییر است. این دستگاه های پوشش دهی در زمان نگارش این نوشته یعنی تیر ماه 1402 در حدون 5-6 میلیارد تومان قیمت دارند.

کاربرد  PVD در آبکاری یراق و دستگیره کابینت و درب

یکی از زمینه­هایی که از آبکاری به روش PVD به بهترین شکل میتوان در آن بهره شد یراق آلات و دستگیره کابینت و کمد است. دستگیره­ها از پرکاربردترین ابزارهایی هستن که روزانه به دفعات مورد استفاده قرار می­گیرند و به همین دلیل بیشتر در معرض سایش و خط و خش و از دست دادن کیفیت رنگ خود هستند. از طرفی نقشی که دستگیره­ها در زیبایی کابینت آشپزخانه ایفا می­کنند غیرقابل انکار است. آبکاری به روش PVD با کیفیت بالایی که در اختیارمان قرار می­دهد در کنار تنوع رنگی که فراهم می­کند در تولید دستگیره­­ها و یراق آلات آشپزخانه سهم به سزایی به دست آورده است.

مقاومت آبکاری PVD چه قدر است؟

اگر از آن دسته افرادی هستید که به ماندگاری لوازم خود اهمیت می دهید و دوست دارید که لوازم خریداری شده از لحاظ کیفیت ساختار خوبی داشته باشند و با گذشت زمان تغییر حالت نداشته باشند، بدون شک استفاده لوازم و وسایلی که به روش PVD لایه نشانی شده اند یک انتخاب بسیار عالی است. این نکته را هم بدانید که لایه نشانی پی وی دی برای افزایش مقاومت قطعات صنعتی نیز کاربرد بسیار زیادی دارد برای پی بردن به کیفیت آبکاری در خلا PVD پیشنهاد می کنیم، ویدئو مربوط به تست کیفیت دستگیره کابینت ساخته شده از آلیاژ زاماک و آبکاری پی وی دی را مشاهده کنید.

جمع‌بندی

هدف ما از نگارش این نوشته معرفی کلی از دستگاه های پوشش دهی PVD  و همچنین کاربرد این روش در صنایع مختلف ساختمانی، هواپیماسازی و ... بود. امیدواریم با شناخت بهتر این صنعت و جایگزینی آن با روش های مرسوم آبکاری که علاوه بر هزینه زیاد صدمه شدیدی به محیط زیست وارد می کنند،اقدام کوچکی انجام داده باشیم.