チタンと金が最もよく知られている金属ですが、物理蒸着（PVD）は、実際には幅広い材料に対応できる多用途なコーティングプロセスです。コーティングに使用される特定の金属または化合物は、耐久性、色、耐食性など、望ましい最終特性に基づいて選択されます。コーティングされる材料（基材）は、コーティング材料そのものと同じくらい重要です。
PVDの基本原理は単一の金属にあるのではなく、特定のコーティング材料（チタンなど）を選択して、異なる基材材料（ステンレス鋼など）に高性能特性を付与することにあります。その魔法は組み合わせにあります。
金属の役割：基材 対 コーティング
どのような金属が使用されるかを理解するには、PVDプロセスにおける2つの主要なコンポーネントを区別することが不可欠です。
基材（コーティングされる物体）
基材は、コーティングを受けるベース部品またはワークピースです。多くの金属が優れた基材となります。
適切な基材材料には、すべての種類の鋼、特にステンレス鋼やその他の高合金鋼が含まれます。
銅やアルミニウムなどの非鉄金属やその合金も効果的にコーティングできます。プラスチックなどの材料でさえ基材として機能しますが、特殊なプロセスが必要です。
ステンレス鋼は、本質的に耐久性があり、耐食性があり、中間層を必要とせずに優れた密着性を提供するため、特に有利な基材です。
コーティング材料（蒸発された金属）
これは、蒸発されて基材上に堆積される材料です。この選択は、最終製品の性能と外観に直接影響します。
チタンは、その優れた強度、軽量性、高い耐食性から、PVDコーティングで人気のある選択肢です。航空宇宙や医療などの過酷な産業で活躍しています。
金は、明るく耐久性のある仕上げが必要な装飾用途で頻繁に使用されます。PVDは、真鍮や銅などの基材上に、18Kや24Kなどのさまざまな純度の金を適用できます。
純粋な金属を超えて：反応性ガスの使用
PVDプロセスは、真空チャンバーに反応性ガスを導入することによって強化されることがよくあります。
高性能化合物の作成
窒素、酸素、またはアセチレンなどのガスは、蒸発された金属源と反応します。
この反応により、窒化チタンや酸化物などの新しい化合物が基材表面に形成されます。
これらの化合物は、純粋な金属よりも硬く、保護性が高いことが多く、耐摩耗性、耐食性、防錆性に優れた性能を発揮します。
不活性ガスの役割
アルゴンなどの不活性ガスもプロセス中に使用されます。その目的は、化学的に不活性な雰囲気を作り出し、コーティング材料に衝突させて、基材上に堆積する原子を叩き出すことです。
トレードオフと考慮事項の理解
PVDプロセスは強力ですが、成功した結果を得るためには尊重しなければならない特定の要件と制限があります。
下塗り層の必要性
一部の基材材料では、適切な密着性を確保し、環境要因への耐性を高めるために、多くの場合、ニッケルまたはクロムの準備用下塗り層が必要です。
材料の非互換性
特定の材料は、PVDの高真空環境には適していません。たとえば、めっきされていない真鍮は「真空に不向き」と見なされ、確実にコーティングすることはできません。
温度感度
標準的なPVDプロセスは高温で行われます。プラスチック、アルミニウム、亜鉛ダイカストなどの基材は、これらの条件下では損傷します。
これらの材料を正常にコーティングするには、特殊な低温アーク蒸着（LTAVD）技術が必要です。
目標に合わせた適切な選択
PVDコーティングと基材材料の選択は、最終製品の主要な要件によって決定されるべきです。
- 最大の耐久性と耐摩耗性を最優先する場合： ステンレス鋼などの強固な基材上に、多くの場合窒素と組み合わせて窒化チタンを形成するチタンベースのコーティングを選択します。
- 長持ちする色を持つ装飾的な仕上げを最優先する場合： 金PVDコーティングは、従来のめっきよりも明るく、より弾力性のある表面を提供します。
- 熱に敏感な材料のコーティングを最優先する場合： プラスチックや亜鉛ダイカストなどの基材の損傷を防ぐために、低温PVDプロセスを指定する必要があります。
- 極度の耐食性を最優先する場合： 反応性ガスを使用して窒化物または酸化物コーティングを形成すると、優れた保護バリアが提供され、下にある金属の寿命が大幅に延びます。
結局のところ、PVDプロセスは、基材の構造と高性能なコーティング表面という、2つの異なる材料の最良の特性を組み合わせることを可能にします。
要約表：
| 材料の種類 | 一般的な例 | 主な機能 |
|---|---|---|
| 基材 | ステンレス鋼、銅、アルミニウム | コーティングを受けるベースとなる物体。構造的完全性を提供する |
| コーティング | チタン、金 | 硬度や色などの表面特性を付与する蒸発された材料 |
| 反応性ガス | 窒素、酸素 | 耐摩耗性/耐食性を高めるための化合物（例：窒化チタン）を形成する |
| 不活性ガス | アルゴン | 不活性雰囲気を作り出し、堆積のための原子の叩き出しを助ける |
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