用于新的物理气相沉积的质量流量控制

Physical vapor deposition system with custom mass flow controller

你知道阳极氧化和蓝化的一个问题吗?虽然它可以防止腐蚀,但也会刮掉。大多数的阳极氧化并不能加强表面。镀铬是另一种选择,但铬-6是有毒的,而且仍然会磨损、凹陷和剥落。真空镀膜系统制造商Duralar希望利用物理气相沉积技术,开发出一种比上述两种方法都更硬、更耐用的快速类金刚石镀膜工艺。它将在防止金属零件的腐蚀、腐蚀和磨损方面得到应用。

假设,像Duralar一样,你是一个物理气相沉积革新者。为了让生活更有趣,让我们假设你没有无限的时间,钱不是从天上掉下来的。研发意味着测试,允许障碍和反应性气体的新配方。您将需要改变流量比和气体-所有的同时保持准确的流量,所以成功将是可复制的。你不能每次测试都买新的真空流量控制器,你也负担不起让它们为每个新配方重新校准的停机时间。你懂的。

Duralar一开始使用的是一个通用的真空沉积系统,但是六个内置的热控制器都没有为他们的特殊气体——四甲基硅烷(TMS)——一种蒸发液体——进行校准。事实是,如果不停机重新校准,这些控制器就不能准确地改变气体。所以杜拉拉叫阿里卡特。虽然TMS不在我们的标准列表中,但是通过一些工程,我们为他们提供了一个耐腐蚀的流量控制器,并为TMS提供了定制的气体校准。

PVD physical vapor deposition parts after vacuum coating process, with a plain steel part.

经过金刚石硬质PVD真空镀膜后,素钢呈黑色。

他们使用Alicat质量流量控制器对他们的系统进行了改进——这是一种完全替代的方法——现在他们确信他们的TMS流量的准确性将保持在高位,无论流量是全量程还是全量程的0.5%。这是因为Alicat的气体选择不仅仅是一个单点的k因子偏移,而是一个基于NIST粘度表的完整性能曲线。在未来,Duralar不必担心由于温度或压力的变化而造成的误差,因为质量流量控制器中的闭环传感器可以补偿体积的变化,这与原来的热控制器不同。
不久,杜拉拉就通过将腔体泵入真空,注入适量的气体,将物质蒸汽转化为等离子体,并与零件结合,从而生产出了涂层零件。在物理气相沉积中,真空是必须的,因为在有大气气体存在的情况下,化学反应是不起作用的。

Mass flow controllers used to develop a PVD process

A vacuum pump and three mass flow controllers for prototyping.

接下来,他们想开发一种工艺,将这种薄涂层沉积在管道内。有了管道内部的涂层,你可以减少磨料的磨损和腐蚀——这对于管道中流动的磨料液体来说是完美的,或者保护步枪枪管内部不生锈。这项技术很聪明:密封管子的两端,管子的内部就变成了真空室。问题是,你需要能够改变产生等离子体的放电在一个狭窄的管道内的位置,以获得一个完整的涂层。所以,更多的原型设计,更多的实验,Alicat再次拯救了我们。

通过使用腐蚀性TMS的MCS系列质量流量控制器和两个以上的Alicat MC系列气体质量流量控制器,他们能够随意改变气体,最多可选择98种内置类型和20种用户定制的混合——甚至更多的是耐腐蚀控制器。

laptop with LabVIEW interface

Alicat的LabVIEW下载定制的运行原型系统

然后,他们使用我们可下载的LabVIEW驱动程序来构建真空处理步骤,控制远程笔记本电脑上的质量流量控制器和它们的关闭螺线管。在适当的时候,他们已经完善了这一过程,并开始建造订购的涂层系统。现在,你可以为你的金属部件订购类金刚石涂层——或者为他人提供服务的系统——真空涂层比阳极氧化更耐用,比镀铬更快更硬。Alicat的质量流量控制器适应性使得物理气相沉积越来越好。

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