Trong ngành công nghiệp xử lý bề mặt, công nghệ xi mạ chân không PVD (Physical Vapor Deposition) được xem là bước đột phá nhờ khả năng tạo lớp phủ bền vững, thẩm mỹ cao mà không gây hại môi trường. Máy xi mạ PVD ngày càng phổ biến trong sản xuất đồng hồ, phụ kiện cao cấp hay chi tiết ô tô. Vậy nguyên lý vận hành của thiết bị này có gì đặc biệt?
Cấu tạo cơ bản
Một hệ thống PVD tiêu chuẩn gồm 3 thành phần chính:
- Buồng chân không: Được hút khí đến áp suất cực thấp (10⁻³ – 10⁻⁶ mbar) để loại bỏ tạp chất, tạo môi trường lý tưởng cho quá trình bốc hơi vật liệu.
- Nguồn phún xạ: Thường sử dụng plasma (với phương pháp sputtering) hoặc chùm điện tử (EB-PVD) để làm bốc hơi kim loại mục tiêu (target) như titan, vàng, crôm.
- Hệ thống gia nhiệt: Duy trì nhiệt độ 200 – 500°C giúp lớp phủ bám dính đồng đều trên bề mặt vật liệu.
Quy trình 4 bước then chốt
Bước 1: Vệ sinh bề mặt
- Chi tiết được làm sạch bằng dung môi hoặc plasma để loại bỏ dầu mỡ, oxit, đảm bảo độ bám dính tối ưu.
Bước 2: Tạo chân không
- Buồng được hút khí để đạt áp suất siêu thấp, đồng thời bơm khí trơ (argon) vào tạo môi trường ion hóa.
Bước 3: Bốc hơi vật liệu
- Dưới tác động của dòng điện cao áp, các nguyên tử kim loại từ target bị bắn phá thành trạng thái hơi, di chuyển trong buồng chân không.
Bước 4: Lắng đọng lớp phủ
- Nguyên tử kim loại kết hợp với khí phản ứng (nitơ, carbon) nếu cần tạo hợp chất (như TiN, CrC), sau đó bám lên bề mặt chi tiết thành lớp mỏng 0.1 – 5 micron.
Ưu điểm vượt trội
Khác với mạ điện truyền thống, PVD không dùng hóa chất độc hại, cho ra lớp phủ cứng hơn gấp 3 lần (đạt 2000 – 4000 HV), chống trầy xước và ăn mòn hoàn hảo. Công nghệ này còn cho phép kiểm soát màu sắc (từ vàng rose đến xanh đen) bằng cách điều chỉnh tỷ lệ khí phản ứng.
Hiện nay, các dòng máy PVD thế hệ mới còn tích hợp AI để tự động hóa quy trình, giảm thiểu sai sót. Với khả năng ứng dụng đa ngành, PVD hứa hẹn tiếp tục là xu hướng chủ đạo trong lĩnh vực xi mạ công nghiệp.
