Nowe materiały powlekające i technologia obróbki już wkrótce umożliwią pokrywanie niedrogich produktów codziennego użytku, takich jak urządzenia AGD czy świeczniki, pełną gamą barw.
Powłoki są stosowane w wielu dziedzinach w celu nadania wyrobom
estetycznego wyglądu, na przykład w postaci żywych kolorów lub połysku,
lub właściwości funkcjonalnych, takich jak zwiększona twardość lub
odporność na korozję. Osadzanie fizyczne z fazy gazowej (PVD) to ważna
technologia powlekania plazmowego, która polega na wyparowywaniu
materiałów w próżni. Jest to jeden z najbardziej obiecujących procesów,
gdyż pozwala uzyskać żywe i ozdobne wykończenie o dużej twardości i
odporności na zużycie, przy minimalnym wpływie na środowisko.
Wysokie koszty i ograniczona niezawodność procesu uniemożliwiały do
niedawna powszechne stosowanie go do tańszych wyrobów, takich jak
materiały budowlane, części samochodowe, urządzenia elektryczne czy
układy mikro- i optoelektroniczne. Finansowany ze środków UE zespół
badawczy opracowuje niedrogą technologię powlekania PVD w ramach
projektu "Design and develop a new generation of color PVD coatings for
decorative applications" (
NANO4COLOR).
Technologia opiera się na nanokompozytowych powłokach
cienkowarstwowych (o grubości poniżej dwóch mikronów) o szerokiej
palecie kolorów. Są one zbudowane z dielektrycznej matrycy z wbudowanymi
w nią metalowymi nanoklastrami. Hybrydowa technologia obróbki pozwoli
zwiększyć niezawodność oraz obniżyć koszy i toksyczne emisje. Reaktywne
rozpylanie magnetronowe (RMS) łączone jest z impulsowym rozpylaniem
magnetronowym dużej mocy (HIPIMS) lub z działem GCIB (Gas Cluster Ion
Beams).
Naukowcy wybrali trzy zastosowania zapewniające kompatybilność z
dużymi i złożonymi geometriami, przezroczyste i nieprzezroczyste kolory
oraz jednorodność powłoki na dużych powierzchniach z precyzyjnymi
szczegółami trójwymiarowymi. Opracowano prototyp działa GCIB i
przeprowadzono symulację tworzenia nanoklastrów. Działo wykorzystano w
połączeniu z dwiema pierwotnymi technologiami oraz z trzecią, łączącą
RMS i wyżarzanie, uzyskując bardzo obiecujące wyniki.
Metodę uzyskiwania zindywidualizowanych kolorów przy pomocy
nanokompozytów przetestowano, ustalając, że kontrolowanie wielkości i
rozmieszczenia nanoklastrów daje możliwość otrzymywania podobnych
kolorów za pomocą wszystkich trzech technik powlekania. Kolorowe powłoki
nanokompozytowe osadzane przy pomocy działa GCIB lub technologii HIPIMS
zostały kompleksowo opisane, a prototypy produktów można zobaczyć na
stronie internetowej projektu.
Niedrogie, trwałe i przyjazne dla środowiska kolorowe powłoki PVD
przeznaczone do wielu rożnych produktów codziennego użytku przyniosą
duże korzyści producentom dekoracyjnych powłok, jak i wyrobów końcowych.
Jeśli chodzi o konsumentów, mogą oni oczekiwać pojawienia się bogatej
gamy pięknych metalicznych kolorów na licznych produktach.