PVD（Physical Vapor Deposition：物理的気相成長）は、金属材料を気化させ、その後に凝縮させ、生産部品の表面にコーティングするプロセスです。
このコーティングにより、部品の硬度、耐久性、耐薬品性、耐酸化性が向上します。
PVDは、宝飾品のような外観が長持ちし、性能が向上し、洗浄が容易になることから、航空宇宙、自動車、医療などの産業で広く利用されています。
5つのステップ
1.金属の選択と蒸着
PVDは、アルミニウム、クロム、チタン、ステンレス鋼など、さまざまな金属を蒸着することができる。
これらの金属の蒸着は、熱蒸着、カソードアーク、スパッタリング、パルスレーザー蒸着、電子ビーム蒸着など、さまざまな方法で行われます。
その中でもスパッタリングは、特に真空環境において一般的に注目されている方法である。
2.スパッタリングプロセス
スパッタリングでは、高エネルギーイオンが固体金属ターゲットに衝突し、その原子を気相中に放出する。
放出された原子は、真空チャンバー内の部品上に堆積される。
金属層の厚さは、サイクル時間とターゲットに印加されるパワーに依存する。
3.PVD技術とコーティングの形成
PVDは、低電圧・大電流のアーク放電のもとで、金属ターゲットを蒸発させ、真空条件下で気化した物質とガスをイオン化させる。
このプロセスにより、製品表面に超硬質皮膜（通常10μm）が形成されます。
この技術は、真空密閉チャンバー内で形成されるため、環境に優しい超硬PVDコーティング膜を形成することができる高度な表面処理技術である。
4.コーティングプロセスと特徴
最も一般的なPVDコーティングプロセスには、蒸着（カソードアークまたは電子ビームソースを使用）とスパッタリング（磁気強化ソースまたはマグネトロンを使用）があります。
これらのプロセスは、真空中で特定の圧力で行われ、高密度コーティングを促進するために、基材に高エネルギーイオンを浴びせる。
窒素、アセチレン、酸素などの反応性ガスを導入することで、さまざまな複合コーティング組成を作り出し、コーティングと基材間の結合を強化し、皮膜の物理的、構造的、トライボロジー的特性を調整することができる。
5.PVDプロセスのステップ
PVDプロセスは、主に4つのステップで構成されている：
- 蒸発： 高エネルギーソースがターゲットに照射し、材料を気化させる。
- 輸送： 気化した原子がターゲットから基板に移動する。
- 反応： 金属原子は輸送中に選択されたガスと反応し、金属酸化物、窒化物、炭化物などの化合物を形成する。
- 蒸着： 反応した原子が基材上に析出し、最終的なコーティングが形成される。
PVDのこの詳細なプロセスは、様々な産業用途で重要な、高品質で耐久性のある機能的なコーティングの成膜を保証します。
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