物理的気相成長法（PVD）は、様々な材料の特性を向上させるために使用される汎用性の高いコーティング技術です。
これには金属、ポリマー、セラミックスが含まれる。
このプロセスでは、高真空条件下で金属ソースを蒸気の状態に変換します。
この蒸気を基板上に蒸着させる。
この方法により、物理的、構造的、トライボロジー的特性を調整した薄膜を作ることができる。
PVDコーティングに使用される一般的な化学物質には、チタン（Ti）、クロム（Cr）などの金属、およびそれらの窒化物や炭窒化物がある。
窒化チタン（TiN）、窒化クロム（CrN）、炭窒化チタン（TiCN）などがある。
これらのコーティングは、優れた密着性、硬度、耐食性、耐摩耗性で知られています。
半導体製造からプラスチック成形まで、幅広い産業での用途に最適です。
PVDコーティングに使用される5つの必須化学物質
1.チタン（Ti）
チタンは、PVDコーティングで最も一般的に使用される金属の一つです。
耐食性に優れ、強度対重量比が高い。
2.クロム（Cr）
クロムもPVDコーティングでよく使用される金属です。
高い硬度と耐摩耗性を提供します。
3.窒化チタン（TiN）
窒化チタンは黄金色の化合物です。
高い硬度と優れた耐摩耗性で知られている。
4.窒化クロム（CrN）
窒化クロムは優れた耐食性を持つ化合物です。
また、硬度と耐摩耗性にも優れている。
5.炭窒化チタン（TiCN）
炭窒化チタンは、窒化チタンと炭化チタンの特性を併せ持つ化合物です。
硬度が高く、耐摩耗性に優れている。
ポイントを解説
PVDコーティングの定義とプロセス
PVD（物理的気相成長法）は、気相から薄膜を蒸着させるコーティングプロセスの一種です。
このプロセスは通常、真空中で低圧（10-2～10-4mbar）で行われます。
密着性と密度を高めるために、基材に高エネルギーイオンを照射する。
最も一般的なPVDプロセスには、蒸着とスパッタリングがある。
成膜中に窒素、アセチレン、酸素などの反応性ガスを導入して、複合コーティングを作ることもできる。
PVDコーティングに使用される材料
PVDコーティングに使用される材料は、金属や非金属などの純粋な原子元素です。
また、酸化物や窒化物のような分子であることもあります。
一般的に使用される化合物の例としては、窒化チタン（TiN）、窒化クロム（CrN）、炭窒化チタン（TiCN）などがあります。
PVDは高分子材料にも適用できる。
しかし、成膜中に分子量が低下するため、劣化につながることが多い。
例えば、ポリエチレン（PE）、ポリフッ化ビニリデン（PVDF）、導電性π共役ポリマーなどが挙げられる。
PVDコーティングの利点
PVDコーティングは、硬度、熱安定性、化学安定性、耐腐食性、耐摩耗性を大幅に向上させます。
また、摩擦、詰まり、固着、腐食、酸化などの特性も低減します。
PVDでは、ナノ構造、多層、単層など、さまざまな層構造のコーティングが可能です。
この柔軟性により、特定の用途に合わせたコーティングが可能になります。
PVDコーティングの用途
PVDコーティングは1988年以来、様々な産業で広く採用されている。
半導体製造、光学部品、太陽電池、プラスチック成形金型などです。
PVDコーティング、特にチタンやジルコニウム化合物をベースとしたコーティングは、コーティングされた部品の耐食性を大幅に向上させることができることが研究により明らかになっています。
PVDコーティングは、長期間にわたって腐食不良から部品を保護します。
PVDコーティングの品質と性能
コーティングの基材は、コーティング部品の腐食特性に大きく影響します。
例えば、Tiベースのコーティングは、Zrベースのコーティングよりも耐食性に優れています。
PVDコーティングの品質、気孔率、密着性は、さまざまな基材での性能を左右する重要な要素です。
これには、ステンレス鋼、Ti基合金、セラミックなどが含まれます。
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