Quando si parla di trattamenti superficiali ci si riferisce a due tipologie di trattamento:
- i trattamenti di apporto superficiale
- i trattamenti di modifica superficiale.
I trattamenti di apporto superficiale vengono comunemente denominati “rivestimenti” e fra i più diffusi troviamo i riporti galvanici CVD e PVD.
Tra i trattamenti di modifica superficiale rientrano invece la nitrurazione, la cementazione e l'ossidazione.
Tra le varie tecnologie menzionate spicca sicuramente il PVD che, grazie ai suoi peculiari requisiti, consente la deposizione di composti con proprietà intrinseche differenti, consentendo così il miglioramento delle caratteristiche di utensili da taglio, utensili di formatura, stampi e altro ancora.
La sigla PVD sta per Physical Vapor Deposition, ovvero deposizione fisica da fase vapore.
I meccanismi di deposizione si possono schematizzare in tre passi:
- generazione
- trasporto
- deposizione
Nel caso del PVD, la fase di generazione avviene per via fisica, evaporando i metalli che costituiranno lo strato di rivestimento. Il trasporto dalle sorgenti ai particolari da trattare avviene attraverso un vapore o plasma, che è un gas ionizzato a bassa pressione.
La fase di deposizione è agevolata dalla presenza di un campo elettrico.
Per confronto, nel CVD (Chemical Vapor Deposition) la generazione avviene grazie ad una reazione chimica: il trasporto avviene attraverso un'atmosfera dei gas reagenti mentre la deposizione si verifica per condensazione di tali vapori sulla superficie.
Le tecniche di rivestimento PVD sono svariate, ma possono essere suddivise in:
- tecniche a sorgente solida (deposizioni catodiche, come ad esempio l'arco o lo sputtering)
- tecniche a sorgenti fuse (come ad esempio l'evaporazione per effetto joule o per cannone elettronico).
La crescente ricerca di nuovi composti da depositare, ha indirizzato sempre più lo sviluppo verso le sorgenti catodiche, al fine di poter depositare leghe di elementi differenti, come per esempio i Nitruri di titanio e alluminio o i Nitruri di titanio e silicio. Tale sviluppo ha consentito di migliorare le caratteristiche applicative di questa tecnologia, diminuendone nel contempo le imperfezioni.
Oggi ad esempio, con l’arco catodico è possibile raggiungere elevati livelli di ionizzazione del plasma grazie all’utilizzo di sorgenti di nuova generazione che, oltre a migliorare la qualità intrinseca degli strati depositati, consente parallelamente di ridurre ai minimi termini il fenomeno di droplets che è da sempre considerato l’unico svantaggio di questa tecnologia.
Per effetto droplets si intende la presenza nello strato depositato di minuscole goccioline di materiale che, dopo essere stato fatto evaporare, si è aggregato in forma non atomica.
La moderna tecnologia di cui dispone oggi STS, consente di ottenere strati di rivestimenti quasi “droplet-free”.
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Rivestimenti PVD
- Il rivestimento PVD
- Caratteristiche dei rivestimenti PVD
- Materiali rivestibili con PVD
